Dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu łączą się, tworząc wodę. To cząsteczka, czyli grupa dwóch lub więcej atomów połączonych ze sobą chemicznie. Atomy mogą być tego samego pierwiastka, jak O₂, lub różnych pierwiastków, jak H₂O. Cząsteczka jest najmniejszą jednostką związku kowalencyjnego, która zachowuje swoje właściwości chemiczne. W przeciwieństwie do jonu jest elektrycznie obojętna.

Cząsteczki różnią się ogromnie pod względem wielkości i złożoności. Wodór jest najmniejszy i ma dwa atomy. Białka mogą zawierać tysiące atomów. DNA może zawierać miliardy. Kształt cząsteczki determinuje jej funkcję. Kształt białka determinuje to, z czym się wiąże. Kształt leku determinuje, czy pasuje do celu. Geometrię cząsteczki opisuje długość wiązań, kąty między nimi i kąty torsyjne. Model VSEPR przewiduje kształty na podstawie odpychania elektronów.

Cząsteczki są ze sobą połączone wiązaniami kowalencyjnymi. Mogą one również oddziaływać ze sobą za pośrednictwem słabszych sił: wiązań wodorowych, oddziaływań dipol-dipol i sił dyspersyjnych Londona. Te siły międzycząsteczkowe determinują temperatury wrzenia, rozpuszczalność i aktywność biologiczną. To właśnie one sprawiają, że woda jest cieczą w temperaturze pokojowej, a metan gazem.

Cząsteczki to słownictwo chemii. To one tworzą i przerywają reakcje. To one identyfikuje spektroskopia i wykorzystuje biologia. Cząsteczka jest podstawową jednostką związków kowalencyjnych.