В основе молекулярно-генетической теории лежит учение о том, что старение обусловлено изменениями генетического аппарата клетки. Возрастные изменения генома рассматриваются либо как наследственно запрограммированные, либо обусловленные случайными мутациями или следствием накопления случайных ошибок в системе хранения и передачи генетической информации. Молекулы ДНК, являющиеся основой генетического аппарата. Повреждаются физическими или химическими (свободными радикалами) агентами, в результате чего нарушается процесс деления клеток, возрастает вероятность их видоизменения.
В течение последних лет ведётся интенсивный поиск генов смерти и долголетия человека. Принято считать, что для долгожительства человека существенное значение имеет только один ген - аполипопротеин Е (апоЕ). У лиц, достигших столетнего возраста, отмечено преобладание аллеля апоЕ2 над аллелем апоЕ4. Преобладание аллеля Е4 предрасполагает к гиперхолестеринемии, коронарной болезни сердца и различным болезням старости (например, Альцгеймера).
При старении снижается синтез регуляторных пептидов в клетках и изменяется чувствительность к ним клеток-мишеней, что в свою очередь приводит к нарушению механизмов пептидной регуляции и угасанию функций организма.