量子生物学为我们更深入的了解鸟类迁徙、光合作用、甚至是嗅觉背后的秘密提供了新的思路。自1930年代以来，科学家就怀疑光合作用背后存在着量子现象。2007年，加州大学伯克利分校劳伦斯伯克利国家实验室的一个科研组第一次找到了相关证据。在光合作用中，植物通过色原体细胞收集光子，然后释放一种叫作激子的准粒子。激子能吸收能量，并将其运送到反应中心。在这里，它们可以被转化为可供植物代谢的化学能。
整个过程发生在十亿分之一秒以内，效率接近100％。这种超快的速度是减少能量损失的必要条件。科学家利用量子叠加解释光合作用。在进行的其他几项研究中，也有同样的现象被观测到，即光合作用通过量子相干而作用。如果我们可以效仿这样的系统，便可以制造出超高效的太阳能电池板和更持久的电池。
再一个问题就是鸟的迁徙模式。我们知道鸟类通过一个能与地球磁场相互作用的内部化学罗盘进行导航。
让人疑问的是地球磁场是很微弱的，鸟类是如何将其运用起来的呢？在《自然》杂志发表的一篇研究报告中，牛津大学的研究人员通过研究欧亚鸲来研究鸟类的化学导航系统。他们发现，当阳光的光子击中欧亚鸲的视网膜时，它会释放出两个不成对的电子，每个电子的自旋会根据磁场进行调整。换句话说，欧亚鸲就像可以“看见”地球磁场，从而准确知道如何从北迁徙到南。
2008年，牛津大学的物理学家Simon Benjamin用实验证明这在化学上是可能的。他认为这是通过量子纠缠来实现的。
最后我们说到嗅觉。人类可以区分数千种不同的气味。作为一种最古老也最独特的感官之一，科学家却仍在努力想要完全了解它的运作机制。我们知道的是分子从空气中进入鼻孔，然后以某种形式与鼻内的受体作用。但是，究竟是如何做到将一种物质与另一种物质区分开来还不得而知。
来自希腊的BSRC亚历山大·弗莱明研究所的化学家Luca Turin认为这个过程中还有其他的东西在起作用。首先，分子与鼻中的受体相互作用；然后，Turin认为该分子中的一个电子会通过量子隧穿抵达受体的另一侧。通过这个过程，大脑会收到一个信号，并得知这是什么分子。Turin说，“嗅觉需要一种以某种方式涉及分子的实际化学成分的机制。”因此，量子隧穿似乎是一种很合适的自然解释。