Molekulė (lotyniškai molecula – mažybinė žodžio moles (masė) forma), mažiausia medžiagos dalelė, turinti esmines tos medžiagos chemines savybes.
Susideda iš atomų, susijungusių cheminiu ryšiu (kovalentinis ryšys).
Atomų yra du ar daugiau, jie būna tokie pat arba skirtingi, pavyzdžiui, deguonies molekulę O2 sudaro du deguonies O atomai, vandens molekulę H2O – du vandenilio H ir vienas deguonies O atomas.
Molekulė, kurioje yra daugiau kaip 1000 atomų, vadinama makromolekule. Baltymo molekulėje yra apie 10 milijonų atomų.
Individualios molekulės savybės labiausiai išryškėja dujinėje fazėje, nes čia silpniausia sąveika tarp molekulių. Pereinant molekulei iš vienos fazės į kitą, gali keistis jos sandara. Tirpaluose molekulės dažniausiai būna asocijuotos arba disocijavusios į jonus.
Molekulinė masė atomų vienetais yra lygi ją sudarančių atomų masių sumai. Molekulė, tikriau jos elektroninio apvalkalo, skersmuo apytiksliai lygus 0,1-1 nm. Jis apskaičiuojamas iš vienos molekulės tūrio, kuris nustatomas, medžiagos (kietos arba skystos, nes tik jų molekulės yra glaudžiai supakuotos) molinį tūrį padalijus iš Avogadro skaičiaus.