Studium fyzikálních vlastností molekul. Molekuly mají mnohem bohatší různých fyzikálních a chemických vlastností než izolované atomy. Je to především přisoudit větší složitost molekulární struktury, ve srovnání s tím, že složky atomů. Molekuly disponují také další energii režimy proto mohou vibrovat; a to znamená, základní jader rozkmitání okolo jejich rovnovážné polohy otáčením a když převážejí. Tyto režimy, které vyvolávají další spektroskopické vlastnosti, ve srovnání s atom; molekulární spektroskopie v optické, infračerveného a mikrovlnné oblastí je jedním z nejmocnějších prostředků fyzikální chemik identifikace a pochopení molekulární strukturu. Molekulární spektroskopie dala vzniknout také rychle rostoucí oblasti molekulární astronomie.