Molekulide füüsikaliste omaduste uurimine. Molekulide olema palju enam mitmesuguseid füüsikalised ja keemilised omadused kui isoleeritud aatomite. See on peamiselt tingitud molekulaarstruktuuri komponendi aatomite võrreldes suurem keerukus. Molekulide olema ka täiendavad energia transpordiliikide kuna nad vibreerima; st. komponendi Tuumikrühmad võnkuma ümber oma tasakaalu seisukohti ja pöörake kui takistamatult. Need transpordiliigid tekitada välimõõtmiste lisaatribuudid aatomi; optilisest molekuli spektroskoopia, infrapuna ja mikrolaine piirkondades võrreldes on üks füüsiline keemik kõige võimsam vahendeid ja mõistmine molekulaarstruktuuri. Molekuli spektroskoopia on samuti põhjustanud molekulaarne astronoomia kiiresti kasvav välja.