La fisica molecolare è quella branca della fisica che si occupa di studiare le proprietà delle molecole, degli atomi e delle forze che li legano e governano. In questa disciplina gli esperimenti sono fondamentali e lo spettroscopio è probabilmente lo strumento più utilizzato. Questa branca della ricerca ha molte affinità con la chimica fisica ma a differenza di questa si interessa agli aspetti più teorici mentre la chimica spesso si concentra sugli aspetti più pratici della materia e sulle sue applicazioni.