分子的物理性能的研究。擁有更遠豐富多樣的物理、 化學性能比孤立的原子的分子。這是主要原因是更大的分子的結構，為組成原子的複雜性。分子還具備額外能源模式，因為他們可以震動 ； 組成原子核就是關於它們的平衡位置振盪和時不受阻礙地旋轉。這些模式，使產生額外的光譜性質，為那些的原子 ； 分子光譜中的光學、 紅外和微波地區是識別和理解分子的結構的物理化學家最強大手段之一。分子光譜學也引起了分子天文學領域迅速增長。