兩個氫原子和一個氧原子結合形成水。水分子是由兩個或多個原子透過化學鍵結合在一起構成的。這些原子可以是同一種元素，例如 O₂，也可以是不同的元素，例如 H₂O。水分子是共價化合物的最小組成單元，它保持著自身的化學性質。與離子不同，水分子是電中性的。

分子的大小和複雜程度差異巨大。氫是最小的分子，由兩個原子組成。蛋白質可以包含數千個原子。 DNA 可以包含數十億個原子。分子的形狀決定了其功能。蛋白質的形狀決定了它能結合哪些物質。藥物的形狀決定了它是否能靶向作用於目標分子。分子幾何結構由鍵長、鍵角和扭轉角來描述。價層電子對互斥理論（VSEPR模型）是基於電子排斥力來預測分子形狀。

分子之間透過共價鍵結合在一起。它們還可以透過較弱的相互作用力相互連接，例如氫鍵、偶極-偶極相互作用和倫敦色散力。這些分子間作用力決定了沸點、溶解度和生物活性。它們也是水在室溫下呈液態而甲烷呈氣態的原因。

分子是化學的詞彙。它們是化學反應的組成部分，也是反應的破壞者。光譜學正是利用分子來辨識物質，生物學也離不開分子。分子是共價化合物的基本單元。