To hydrogenatomer og et oxygenatom binder sig sammen og danner vand. Det er et molekyle, en gruppe af to eller flere atomer, der er kemisk bundet sammen. Atomerne kan være det samme element, som O2, eller forskellige elementer, som H2O. Molekylet er den mindste enhed af en kovalent forbindelse, der bevarer sine kemiske egenskaber. Det er elektrisk neutralt, i modsætning til en ion.

Molekyler varierer enormt i størrelse og kompleksitet. Hydrogen er det mindste med to atomer. Proteiner kan indeholde tusindvis af atomer. DNA kan indeholde milliarder. Formen på et molekyle bestemmer dets funktion. Et proteins form bestemmer, hvad det binder. Et lægemiddel form bestemmer, om det passer til sit mål. Molekylær geometri beskrives af bindingslængder, bindingsvinkler og torsionsvinkler. VSEPR-modellen forudsiger former baseret på elektronfrastødning.

Molekyler holdes sammen af ​​kovalente bindinger. De kan også interagere med hinanden gennem svagere kræfter: hydrogenbindinger, dipol-dipol-interaktioner og London-dispersionskræfter. Disse intermolekylære kræfter bestemmer kogepunkter, opløselighed og biologisk aktivitet. De er grunden til, at vand er en væske ved stuetemperatur, og metan er en gas.

Molekyler er kemiens ordforråd. Det er dem, reaktioner skaber og bryder. Det er dem, spektroskopi identificerer, og det biologien bruger. Molekylet er den grundlæggende enhed i kovalente forbindelser.