Una molecola è la più piccola quantità di una sostanza chimica che può esistere. Se una molecola fosse divisa in pezzi più piccoli, sarebbe una sostanza diversa.

Le molecole sono composte da atomi che sono attaccati insieme in una forma particolare. Non tutte le combinazioni di atomi sono ugualmente possibili; gli atomi creano certe forme a preferenza di altre. Inoltre, hanno una valenza diversa. Per esempio, gli atomi di ossigeno hanno sempre due legami con altri atomi, gli atomi di carbonio hanno sempre quattro legami con altri atomi, e gli atomi di azoto hanno sempre tre legami con altri atomi.

Nella teoria cinetica dei gas, il termine molecola è spesso usato per qualsiasi particella gassosa, indipendentemente dalla sua composizione. Secondo questa definizione, gli atomi di gas nobili sono considerati molecole in quanto sono in realtà molecole monoatomiche.

Nei gas come l'aria, le molecole volano in giro. In liquidi come l'acqua, le molecole sono bloccate insieme ma possono ancora muoversi. Nei solidi come lo zucchero, le molecole possono solo vibrare. Nel quarto stato della materia noto come plasma, gli atomi sono ionizzati e non possono formare molecole.

Con una formula molecolare, si possono scrivere i numeri di tutti gli atomi di una molecola. Ad esempio, la formula molecolare del glucosio è C6H12O6. Ciò significa che una molecola di glucosio è composta da sei atomi di carbonio, dodici atomi di idrogeno e sei atomi di ossigeno.