Študija fizikalne lastnosti molekul. Molekul imeti veliko bogatejšo različne fizikalne in kemijske lastnosti kot osamljene atome. To je predvsem pripisati večje zahtevnosti molekulski strukturi, v primerjavi z sestavnih atomov. Molekul tudi imeti dodatne energije režime, ker lahko vibrirati; to je sestavnih jedra zanihal okrog svoje položaje ravnotežja in zavrtite ko zagotovi neovirano. Teh načinih, ki jih povzroči dodatne spektroskopijo lastnosti, kot v primerjavi s tistimi atoma; molekularne spektroskopijo v je optična, infrardeči in območjih mikrovalovnih je ena od najmočnejših pomeni fizični kemik identifikacijo in razumevanje molekularno strukturo. Molekulske spektroskopijo tudi povzročil hitro rastočega področju molekularno astronomije.