Początkowo zainteresowanie naukowców skupiło się wokół śmierci komórkowej organizmów zwierzęcych. Wiązano z nią możliwość leczenia wielu chorób, głównie nowotworowych, dla której konieczne było zrozumienie całego procesu, głównie kierujących nim mechanizmów molekularnych (Leśniewska, 2003). Rozwój nowych technik i metod analizy przebiegu procesu śmierci komórkowej pod koniec XX wieku, głównie w oparciu o obraz morfologiczny, przyczynił się do wyróżnienia wielu typów śmierci komórkowej zarówno u organizmów zwierzęcych jak i roślinnych (van Doorn i współaut., 2011). Jednak uzyskana wiedza była niewystarczająca, do tego aby stworzyć „sztywną” klasyfikację typów śmierci komórkowej, ponieważ istnieje wiele cech wspólnych pomiędzy poszczególnymi strategiami śmierci komórkowej i nie można wyznaczyć jednoznacznej granicy pomiędzy nimi (van Doorn, 2011). Wydaje się, że każda komórka (albo grupa komórek) może umierać według własnego, niezależnego od innych komórek programu, na co wskazują szeroko opisane wyniki badań (Yin i współaut., 2009; Kacprzyk i współaut., 2011). Potrzebne są zatem szczegółowe badania biochemiczno - metaboliczne, które dostarczą informacji na temat molekularnej maszynerii uruchamianej w czasie śmierci komórkowej (Kroemer i współaut., 2009).

Komórka, której przeznaczeniem jest śmierć musi (1) odebrać sygnał z zewnątrz lub wnętrza organizmu, (2) uruchomić specyficzne szlaki metaboliczne, które prowadzą do degradacji komórki i następnie (3) muszą zostać usunięte szczątki degradowanej komórki. W oparciu o współczesną wiedzę na temat śmierci komórkowej, niezwykle trudno jest opracować szczegółowy schemat recepcji sygnału śmierci i jego transdukcję, aż do etapu wykonawczego (van Doorn i współaut., 2011).

Wydaje się, że proces apoptozy, jeden z rodzajów śmierci komórkowej u zwierząt, wraz z elementami jej sygnalizacji, został najlepiej poznany u nicienia Caenorhabditis elegans. W toku rozwoju osobniczego tego organizmu, który jest zbudowany z 1090 komórek, umiera od początku jego rozwoju zarodkowego dokładnie 131. Na podstawie licznych badań opracowano szlak sygnalizacji śmierci komórkowej u tego organizmu, zarówno na poziomie genetycznym jak i morfologicznym (Conradt i współaut., 2005).

Najważniejsze zmiany morfologiczne, jakie zachodzą podczas śmierci komórkowej, można zaobserwować zaraz po tym, jak komórka odbierze sygnał o śmierci. Wówczas następuje zerwanie wszelkich połączeń z sąsiadującymi komórkami, co szczególnie dobrze jest widoczne w komórkach roślinnych, gdyż zerwanie kontaktu między tymi komórkami polega na zerwaniu połączeń plasmodesmowych (Kaźmierczak, 2008). W dalszej kolejności następuje dezorganizacja błony komórkowej (co dobrze udokumentowano w komórkach zwierzęcych), z której zostaje usunięty kwas sjalowy, a fosfatydyloseryna przemieszcza się z wewnętrznej warstwy błony komórkowej do warstwy zewnętrznej. W wyniku tego dochodzi do zmiany potencjału błonowego i zwiększenia przepuszczalności błony komórkowej, wycieku wody i elektrolitów z komórki do przestrzeni międzykomórkowej i gęstnienie cytoplazmy (Kilarski, 2003). W zależności od rodzaju komórek, mogą powstawać obłonione pęcherzyki, zawierające fragmenty cytoplazmy wraz z całymi organellami przeznaczonymi do strawienia. Degradacja organelli komórkowych dotyczy w pierwszej kolejności mitochondriów, a u roślin także chloroplastów. W przebiegu śmierci komórkowej u roślin istotnym elementem jest wakuola lityczna, która uczestniczy w tym procesie w dwojaki sposób i jest charakterystycznym przejawem dla procesu autofagii (por. rozdz. Typy śmierci komórkowej). W procesie autofagii obserwuje się zwiększenie przepuszczalności tonoplastu w następstwie czego zostają uwolnione do cytoplazmy wakuolarne enzymy hydrolityczne, które trawią zawartość komórki lub obserwuje się pochłonięcie organelli komórkowych przez wakuolę w procesie inwaginacji tonoplastu (van Doorn i współaut., 2005). Od momentu odebrania sygnału śmierci, następują również zmiany w jądrze komórkowym, które zachodzą w trzech etapach. W pierwszym etapie dochodzi do zwiększenia przepuszczalności otoczki jądrowej i degradacji lamin jądrowych (białek pełniących rolę szkieletu, który odpowiada za kształt i przestrzenną strukturę jadra komórkowego). Drugi etap degradacji jądra komórkowego polega na zmianach w strukturze chromatyny jądrowej, która w pierwszej kolejności ulega kondensacji, a następnie marginalizacji, oraz degradacji kwasów nukleinowych (Domínguez i współaut., 2012, Doniak współaut., 2014). Za procesy rearanżacji chromatyny odpowiedzialne są enzymy nukleolityczne (nukleazy), którymi w komórkach zwierząt są DFF40/CAD, EndoG i DNaza II, natomiast u roślin podobną funkcję pełnią nukleazy NUC18, NUC1, Zen1, BEN1 i DNaza I oraz kwaśne i zasadowe nukleazy zależne od jonów cynku i/lub magnezu (Aleksandrushkina i współaut., 2008; Doniak i współaut., 2014). U zwierząt, a także w niektórych przypadkach śmierci komórkowej u roślin degradacja jądra komórkowego jest możliwa do zaobserwowania po rozdziale takiego DNA w żelu agarozowym. W obrazie widoczne są internukleosomowe (krotność 180 par zasad) fragmenty DNA, nazywane „drabinką”. Ostatnia, trzecia faza degradacji jądra komórkowego rozpoczyna się od degradacji otoczki jądrowej. W umierających komórkach zwierząt dochodzi do degradacji centralnych i peryferycznych nukleoporyn, białek kanałów jądrowych. W wyniku ich degradacji dochodzi do zerwania połączeń między tymi kanałami a kondensującą chromatyną. Ponadto dochodzi do tworzenia się skupisk porów jądrowych (van Doorn, 2005; Domínguez i współaut., 2012).