Молекулярная физика - это изучение физических свойств молекул, химических связей между атомами, а также молекулярной динамики. Его наиболее важные экспериментальные методы - это различные типы спектроскопии ; также используется рассеяние. Эта область тесно связана с атомной физикой и во многом перекликается с теоретической химией, физической химией и химической физикой.
В дополнение к состояниям электронного возбуждения, которые известны по атомам, молекулы демонстрируют вращательные и колебательные моды, уровни энергии которых квантованы. Наименьшие различия энергии существуют между различными вращательными состояниями: чистые вращательные спектры находятся в дальней инфракрасной области ( длина волны около 30 - 150 мкм ) электромагнитного спектра. Колебательные спектры находятся в ближней инфракрасной области (около 1-5 мкм), а спектры, возникающие в результате электронных переходов, в основном находятся в видимой и ультрафиолетовой областях. Измеряя вращательные и колебательные спектры, можно специально рассчитать такие свойства молекул, как расстояние между ядрами.
Одним из важных аспектов молекулярной физики является то, что основная теория атомных орбиталей в области атомной физики расширяется до теории молекулярных орбиталей.