Chronobiologija yra labai tarpdisciplininė mokslų šaka, susijusi su gyvų organizmų, įskaitant gyvūnus, augalus, bakterijas ir grybus, biologinių ritmų ir ciklinių procesų tyrimu. Šioje srityje dirbantys žmonės gali ją pritaikyti įvairiais būdais – nuo miego sutrikimų turinčių pacientų gydymo iki pelėsių kolonijų vystymosi procesų tyrimo. Kai kurie į chronobiologiją integruotų sričių pavyzdžiai yra: molekulinė genetika, anatomija, fiziologija, elgesys, fizika, ląstelių biologija ir chemija.
Daugelis gyvų organizmų turi tam tikrą vidinį laikrodį. Šis laikrodis reguliuoja daugybę biologinių ciklų, kurie vyksta reguliariai ir dažnai priklauso nuo laiko. Daugelis organizme vykstančių procesų vyksta labai specifiniais laiko intervalais, pavyzdžiui, miegančių žmonių 90 minučių REM ciklas arba daugelio gyvūnų ląstelių dalijimosi procesas. Vidinis laikrodis geba reguliuoti pačius įvairiausius procesus, o jo veikimui įtakos gali turėti aplinkos ir genetiniai veiksniai.
Tyrėjai nagrinėja aplinkos poveikį biologiniams ritmams, tyrinėja mėnulio ir saulės ritmus ir nagrinėja mitybos, elgesio ir kitos veiklos vaidmenį vidiniam laiko fiksavimui. Chronobiologai tiria tokias temas, kaip vidiniai ritmai išmušami iš vėžių, kaip galima dirbtinai sutrikdyti ciklus, kad būtų pasiekti įvairūs norimi tikslai ir kaip po sutrikimo atstatyti normalūs ciklai. Jie taip pat domisi evoliuciniais procesais, kurie yra ciklinių biologinių procesų pagrindas.
Lauke ir laboratorijoje galima rasti chronobiologų, dirbančių su įvairiausiais gyvais organizmais. Suprasti nuo laiko priklausomus procesus, susijusius su vystymusi ir įprastu funkcionavimu, gali būti labai svarbu suprasti organizmą arba atsekti užuominas, kurios suteikia informacijos apie konkretų organizmą, ekosistemą ar tarpusavyje susijusį tinklą. Chronobiologija netgi gali būti naudojama kriminalistikoje; Pavyzdžiui, tyrėjas gali naudoti žinomus nuo laiko priklausančius įvykius, tokius kaip vabzdžių gyvenimo ciklas, kad nustatytų mirties laiką.
Viena iš chronobiologijos sričių yra miego sutrikimai. Miego sutrikimai gali būti stebimi žmonėms visame pasaulyje, ir jie yra labai įvairūs. Tyrėjai tikisi suprasti, kas sukelia miego sutrikimus, kad galėtų daugiau sužinoti apie galimus gydymo būdus, be to, juos domina aplinkos ir kultūros spaudimas, sukeliantis esminius biologinių modelių pokyčius. Pavyzdžiui, naktinės pamainos darbuotojas turi sukurti labai skirtingą vidinį laikrodį nei tas, su kuriuo jis gimė, ir suprasti, kaip tai vyksta, gali būti naudinga chronobiologijos tyrinėtojui.