Молекулна физика (от лат.
molecula — умал. от
moles — маса, вещество,
и физика).Ако се наредят във верига
атоми, без да са плътно
долепени един до друг, на
дължина 1 cm ще се
съберат малко повече
от 10 милиона.
Молекулната физика е раздел от физиката, в който се изучават свойствата на веществата във връзка с молекулния им строеж. Веществото може да бъде в едно от трите агрегатни състояния — газообразно, течно или твърдо. Молекулната физика изучава и преходите от едно агрегатно състояние в друго (топене, изпарение, кондензация, кристализация) и повърхностните явления на границата между тези състояния.
Още през IV в. пр. н. е. в древна Гърция за първи път е изказано предположение, че телата се състоят от малки частици, които нарекли атоми. Хората взимали камък, бучка лед или друго тяло, счупвали го на малки парчета, след това всяко парче счупвали на по-малки парчета, след това всяко от тях — на още по-малки и още по-малки парчета. Задавали си въпроса — колко може да продължи това делене. Отговор на този въпрос не е намерен до началото на XX в. — атомите се оказват много малки и може да се наблюдават само с помощта на извънредно сложни прибори.
Молекулно тегло — отношение
на теглото на молекулата
към теглото на протона.
Днес е известно, че атомите са най-малките частици, които запазват свойствата на химичния елемент. Въпреки че химичните елементи се състоят от един вид атоми, в различните вещества те може да бъдат свързани по няколко заедно и да образуват молекули; така например газът водород се състои от молекули, всяка от които е образувана от два здраво „заловени“ един за друг водородни атома; газът хелий, напротив, се състои само от отделни хелиеви атоми, или, казано на езика на молекулите — от едноатомни молекули. Сложните вещества се състоят от молекули, които съдържат атоми на различни химични елементи: например всяка от молекулите на водата, от които са образувани кристалите на леда или водната пара, съдържа един кислороден и два водородни атома. Следователно молекулите, били те едноатомни или многоатомни, са най-малките частици на дадено вещество, които запазват неговите свойства.
Всички тела, които се наблюдават непосредствено, се състоят от огромен брой молекули. За определяне броя молекули. (N) в един грам дадено вещество се използва числото NA=6,02252.1023 получено за първи път от Амедео Авогадро 
където М е молекулното тегло. Физичната картина, която разкрива вътрешния строеж на веществото, е много сложна, тъй като всички тези молекули са в непрекъснато движение. Колкото повече се загрява тялото, толкова по-бързо се движат те. Ако се затопли например парче лед, когато под действие на топлината молекулите в него започват да се движат достатъчно бързо, връзките, които съществуват между тях в кристалчетата на леда, постепенно се разрушават — започва процесът топене — твърдото тяло се превръща в течност. Ако продължи загряването, молекулите на водата, получена от леда, се движат още по-бързо и ще настъпи момент, когато течността постепенно започва да се превръща в пара. Парата е газ, който се състои от молекули. Така, като твърдото тяло се превръща в течност и течността — в газ, се стига до извода, че топлинното движение на молекулите определя вътрешното състояние на всяко тяло.
Трите агрегатни състояния — твърдо тяло, течност, газ — се различават по вида и здравината на междуатомните и междумолекулните връзки. Молекулната физика въоръжава със знания, които дават възможност да се определи състоянието на дадено вещество при зададени отвън (чрез околните тела) величини, като температура, налягане, обем. Задачата е трудна, защото молекулите са много и не е възможно да се проследи как се движи всяка една от тях. Големият им брой обаче позволява топлинното движение да се описва с методите на математическата статистика, без да е необходимо да се изяснява поведението на отделни частици. Наистина една молекула не е в състояние да повлияе върху топлинното движение на огромния брой останали. От своя страна другите молекули задружно действат върху нея — удрят я многократно и в резултат тя уеднаквява движението си с тях. Така се стига до състояние, което във физиката се нарича термодинамично равновесие. Свойствата на равновесното състояние не зависят от движението на отделните частици (въпреки че техните скорости са различни), а се определят от „колектива“ като цяло. Затова равновесното състояние се характеризира с малко на брой величини — температура, налягане, обем, а не от огромно количество, каквото би било необходимо, ако се описва движението на всяка отделна молекула.
Броят им не отаоваря на действителното съотношение течност—газ поради това, че в обема газ би трябвало да има най-много една молекула
Молекулната физика разглежда и неравновесни състояния. При тях поради външно въздействие върху веществото много голяма част от молекулите имат собствено поведение, различно от това, което вътрешно се стреми да установи колективът. Неравновесните състояния са сложни и се характеризират с по-голям брой величини, отколкото равновесните.
Вж. Статистическа физика и Ядрена физика.