Molecular Structure คือ การจัดเรียงตัวของอะตอมภายในโมเลกุลและวิธีที่อะตอมเหล่านี้เชื่อมต่อกันผ่านพันธะเคมี ซึ่งลักษณะของการจัดเรียงนี้จะกำหนดรูปร่าง ลักษณะ และคุณสมบัติเฉพาะต่าง ๆ ของแต่ละสาร ไม่ว่าจะเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ โครงสร้างโมเลกุลแต่ละแบบมีผลต่อความแข็งแรง ความยืดหยุ่น สี ความสามารถในการละลาย หรือแม้แต่การนำไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น สารบางชนิดมีโครงสร้างเป็นชั้น จึงสามารถลื่นไถลไปมาได้ง่าย ขณะที่บางชนิดมีโครงสร้างเป็นตาข่ายแข็งแรง ทำให้ทนต่อแรงกดทับหรือแรงดึงได้ดี
ความสำคัญของโครงสร้างโมเลกุลอยู่ที่การควบคุมและออกแบบคุณสมบัติของวัสดุต่าง ๆ ได้ตามความต้องการ เช่น การพัฒนาเส้นใยที่มีความเหนียวเป็นพิเศษ การสร้างวัสดุที่ทนต่อความร้อนหรือการกัดกร่อน หรือการคิดค้นสารที่มีความสามารถเฉพาะด้าน เช่น การนำไฟฟ้าหรือเป็นฉนวนไฟฟ้า การเข้าใจโครงสร้างโมเลกุลจึงเป็นพื้นฐานในการสร้างสรรค์นวัตกรรมใหม่ ๆ ในชีวิตประจำวัน ตั้งแต่เครื่องใช้ไฟฟ้า วัสดุก่อสร้าง ไปจนถึงผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และอุตสาหกรรมต่าง ๆ