Lui, insieme a Matthias Schleiden, ha formulato la teoria cellulare , che lo affermava:
1. Tutti gli organismi viventi sono composti da una o più cellule.
2. La cella è l'unità base della struttura e dell'organizzazione negli organismi.
3. Tutte le cellule derivano da cellule preesistenti.
Mentre Schleiden si è concentrato sulle piante, Schwann ha esteso la teoria per includere gli animali, dopo aver osservato che i tessuti animali erano anche composti da cellule.
Questa scoperta ha rivoluzionato la nostra comprensione della vita e ha gettato le basi per la biologia moderna.