Doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen se leagă împreună pentru a forma apă. Aceasta este o moleculă, un grup de doi sau mai mulți atomi legați chimic împreună. Atomii pot fi același element, cum ar fi O2, sau elemente diferite, cum ar fi H2O. Molecula este cea mai mică unitate a unui compus covalent care își păstrează proprietățile chimice. Este neutră din punct de vedere electric, spre deosebire de un ion.

Moleculele variază enorm în dimensiune și complexitate. Hidrogenul este cel mai mic, având doi atomi. Proteinele pot conține mii de atomi. ADN-ul poate conține miliarde. Forma unei molecule îi determină funcția. Forma unei proteine ​​determină ce leagă. Forma unui medicament determină dacă acesta se potrivește țintei sale. Geometria moleculară este descrisă de lungimile legăturilor, unghiurile de legătură și unghiurile de torsiune. Modelul VSEPR prezice forme pe baza repulsiei electronilor.

Moleculele sunt ținute împreună prin legături covalente. De asemenea, pot interacționa între ele prin forțe mai slabe: legături de hidrogen, interacțiuni dipol-dipol și forțe de dispersie London. Aceste forțe intermoleculare determină punctele de fierbere, solubilitatea și activitatea biologică. Ele sunt motivul pentru care apa este lichidă la temperatura camerei, iar metanul este gazos.

Moleculele reprezintă vocabularul chimiei. Ele sunt ceea ce reacțiile produc și desfac. Ele sunt ceea ce spectroscopia identifică și ceea ce biologia folosește. Molecula este unitatea fundamentală a compușilor covalenți.