Fisika molekuler atau Fisika molekul adalah cabang ilmu yang mempelajari sifat fisik molekul dan ikatan kimia antar atom yang merekatkannya menjadi molekul. Teknik terpenting dari bidang ini adalah berbagai jenis spektroskopi. Bidang ini berhubungan erat dengan Fisika atom dan banyak bertumpang tindih dengan kimia teori dan kimia fisik.