Molekylforbindelse, kemisk forbindelse, hvis mindste bestanddele er uladede molekyler. Molekylforbindelser er ofte gasser af covalent bundne atomer. I væske og fast fase er de karakteriseret ved lave koge- og smeltepunkter. Begrebet anvendes mest i sammenhænge, hvor det er vigtigt at understrege, at der ikke er tale om en ionforbindelse. Se også kemisk binding.