Két hidrogénatom és egy oxigénatom kapcsolódik össze, vizet alkotva. Ez egy molekula, két vagy több atom kémiailag összekapcsolódó csoportja. Az atomok lehetnek ugyanabból az elemből, mint például az O2, vagy különböző elemekből, mint például a H2O. A molekula a kovalens vegyület legkisebb egysége, amely megőrzi kémiai tulajdonságait. Elektromosan semleges, ellentétben egy ionnal.

A molekulák mérete és összetettsége óriási mértékben eltérhet. A hidrogén a legkisebb, két atomból áll. A fehérjék több ezer atomot tartalmazhatnak. A DNS milliárdokat is tartalmazhat. Egy molekula alakja határozza meg a funkcióját. Egy fehérje alakja határozza meg, hogy mihez kötődik. Egy gyógyszer alakja határozza meg, hogy illeszkedik-e a célpontjához. A molekulageometriát a kötéshosszak, a kötésszögek és a torziós szögek írják le. A VSEPR modell az elektron-taszítás alapján jósolja meg az alakokat.

A molekulákat kovalens kötések tartják össze. Gyengébb erők révén is kölcsönhatásba léphetnek egymással: hidrogénkötések, dipól-dipól kölcsönhatások és londoni diszperziós erők. Ezek a molekulák közötti erők határozzák meg a forráspontokat, az oldhatóságot és a biológiai aktivitást. Ezek miatt a víz szobahőmérsékleten folyékony, a metán pedig gáz halmazállapotú.

A molekulák a kémia szókincse. Ezek azok, amelyek reakciókat eredményeznek és bontanak le. Ezeket azonosítja a spektroszkópia, és ezeket használja a biológia. A molekula a kovalens vegyületek alapvető egysége.