Molekula ir mazākā vielas daļiņa, kas nosaka vielas ķīmisko sastāvu un visas fizikālās īpašības. Molekula parasti sastāv no diviem vai vairākiem atomiem, kas saistīti ar dalītu elektronu pāri, veidojot ķīmisko saiti. Molekula var sastāvēt no vienādiem atomiem (O2) vai dažādiem atomiem (H2O).
Parasti ar vārdu molekula apzīmē atomu kopumu, ko kopā tur kovalentās saites, lai arī ir vienatomu molekulas (cēlgāzēm).
Viena no molekulas īpašībām ir empīriskā formula. Visās ūdens molekulās ir divi ūdeņraža atomi un viens skābekļa atoms, etanols vienmēr satur C, H un O attiecībās 2:6:1, tomēr tas viennozīmīgi nenosaka molekulas struktūru, jo tādas pašas atomu attiecības (empīriskā formula) ir arī dimetilēterim. Molekulas ar vienādām empīriskajām formulām, bet dažādi sakārtotiem atomiem, sauc par izomēriem.