Hij formuleerde samen met Matthias Schleiden de -celtheorie , wat dat verklaarde:

1. Alle levende organismen zijn samengesteld uit een of meer cellen.

2. De cel is de basiseenheid van structuur en organisatie in organismen.

3. Alle cellen komen voort uit reeds bestaande cellen.

Terwijl Schliiden zich op planten concentreerde, breidde Schwann de theorie uit om dieren op te nemen, nadat hij had opgemerkt dat dierlijke weefsels ook uit cellen waren samengesteld.

Deze ontdekking bracht een revolutie teweeg in ons begrip van het leven en legde de basis voor moderne biologie.