Fizinių savybių molekulių tyrimas. Molekulių turėti daug turtingesnė įvairių fizinių ir cheminių savybių nei izoliuoti atomų. Tai yra visų pirma priskirtinas sudėtingesnė molekulinės struktūros, palyginti su ir sudedamosios atomų. Molekulių taip pat turėti papildomą energijos rūšių, nes jie gali vibruoti; tai yra, sudarančių branduolio akimirksniu apie savo pusiausvyrą pozicijas ir pasukti kai netrukdomą. Šių režimų kyla papildomų spektroskopijos ypatybės, palyginti su atomo; molekulinių spektroskopijos metodu, nuo optinio, infraraudonųjų spindulių ir mikrobangų regionuose yra vienas iš fizinių chemikas labiausiai galinga priemonė nustatyti ir suprasti molekulinę struktūrą. Molekulinės spektroskopijos metodu taip pat sukėlė sparčiai auganti molekulinės astronomija srityje.