Dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku se spojí a vytvoří vodu. To je molekula, skupina dvou nebo více atomů chemicky vázaných dohromady. Atomy mohou být stejného prvku, jako je O2, nebo různých prvků, jako je H2O. Molekula je nejmenší jednotkou kovalentní sloučeniny, která si zachovává své chemické vlastnosti. Na rozdíl od iontu je elektricky neutrální.

Molekuly se enormně liší velikostí a složitostí. Vodík je nejmenší, má dva atomy. Proteiny mohou obsahovat tisíce atomů. DNA může obsahovat miliardy. Tvar molekuly určuje její funkci. Tvar proteinu určuje, na co se váže. Tvar léku určuje, zda odpovídá svému cíli. Molekulární geometrie je popsána délkami vazeb, vazebnými úhly a torzními úhly. Model VSEPR předpovídá tvary na základě odpuzování elektronů.

Molekuly jsou drženy pohromadě kovalentními vazbami. Mohou také vzájemně interagovat prostřednictvím slabších sil: vodíkových vazeb, dipól-dipólových interakcí a londýnských disperzních sil. Tyto mezimolekulární síly určují body varu, rozpustnost a biologickou aktivitu. Jsou důvodem, proč je voda při pokojové teplotě kapalina a metan plyn.

Molekuly jsou slovníkem chemie. Jsou to pojmy, které vznikají a rozpadají reakce. Jsou to pojmy, které spektroskopie identifikuje a které biologie používá. Molekula je základní jednotkou kovalentních sloučenin.