Die Chronobiologie untersucht die zeitliche Organisation physiologischer Prozesse und Verhaltensweisen von Organismen. Diese biologischen Rhythmen werden häufig auch als „innere Uhr“ bezeichnet. Sie richten sich nach gewissen Außenfaktoren, die Lebewesen bei der zeitlichen Organisation ihrer Verhaltensweisen unterstützen. Biologische Rhythmen treten in Perioden auf, die Sekunden, Minuten, Stunden bis hin zu Jahren dauern können. Sie werden danach differenziert, ob ihre Dauer ungefähr so lang ist wie ein Tag (circadian), deutlich länger (infradian) oder deutlich kürzer (ultradian).
Zu den bedeutendsten inneren Rhythmen zählen der circadiane Rhythmus, welcher dem Tag-Nacht-Rhythmus entspricht, der circannuale Rhythmus, welcher jahreszeitlich gesteuert wird, und der circalunare Rhythmus, welcher abhängig von den Mondphasen ist.
Aufgrund der biologischen Rhythmen ist es Lebewesen möglich, sich an immer wiederkehrende Umweltereignisse anzupassen. Dazu ist es nötig, die innere Uhr regelmäßig mit den herrschenden Außenperiodiken zu synchronisieren. Dies geschieht über Zeitgeber, welche zwar nicht die Ursache der inneren Rhythmen sind, diese aber stark beeinflussen. Wichtige Zeitgeber sind dabei beispielsweise Licht (Einfluss auf circadianen Rhythmus) und Temperatur (Einfluss auf circannualen Rhythmus).
Zu den von äußeren Rhythmen kontrollierten Lebensvorgängen bei Lebewesen zählt unter anderem der Schlaf.