Een moleculaire wolk is een interstellaire wolk waarvan de dichtheid en omvang de vorming van moleculaire waterstof (H2) toelaat. Dit molecuul is moeilijk te detecteren. Het molecuul dat het meest gebruikt wordt om H2 op te sporen is CO (koolstofmonoxide). Er is een constante verhouding tussen CO en H2. Er zijn meer dan 100 verschillende soorten moleculen in moleculaire wolken gedetecteerd[1][2]. De meeste moleculen worden gedetecteerd door middel van (sub)millimeterwaarnemingen. Optisch zijn moleculaire wolken zichtbaar als absorptienevels.