Молекула представляет собой электрически нейтральную группу из двух или более атомов, удерживаемых вместе химическими связями. Молекулы отличаются от ионов отсутствием электрического заряда. Однако в квантовой физике, органической химии и биохимии термин «молекула» часто используется менее строго, а также применяется к многоатомным ионам.

В кинетической теории газов термин молекула часто используется для любой газообразной частицы независимо от ее состава. Согласно этому определению, атомы благородного газа считаются молекулами, поскольку они являются одноатомными молекулами.

Молекула может быть гомоядерной, то есть она состоит из атомов одного химического элемента, как с кислородом (O2); или он может быть гетероядерным, химическим соединением, состоящим из более чем одного элемента, как с водой (H2O). Атомы и комплексы, связанные нековалентными взаимодействиями, такими как водородные или ионные связи, обычно не рассматриваются как отдельные молекулы.

Молекулы как компоненты вещества распространены в органических веществах (и, следовательно, в биохимии). Они также составляют большую часть океанов и атмосферы. Однако большинство знакомых твердых веществ на Земле, в том числе большинство минералов, составляющих кору, мантию и ядро ​​Земли, содержат много химических связей, но не состоят из идентифицируемых молекул. Кроме того, ни одна типичная молекула не может быть определена для ионных кристаллов (солей) и ковалентных кристаллов (сетевых тел), хотя они часто состоят из повторяющихся элементарных ячеек, которые простираются либо в плоскости (например, в графене), либо в трехмерном пространстве (например, в алмазе, кварце или хлориде натрия). Тема повторяющейся элементарно-клеточной структуры также актуальна для большинства конденсированных фаз с металлической связью, что означает, что твердые металлы также не состоят из молекул. В стеклах (твердых телах, которые существуют в неупорядоченном состоянии стекловидного тела), атомы также могут удерживаться вместе химическими связями без присутствия какой-либо определяемой молекулы или какой-либо регулярности повторяющихся звеньев, которые характеризуют кристаллы.