As moléculas podem ser classificadas de várias maneiras. Dependendo das diferenças de eletronegatividade entre os átomos ligados, uma molécula pode ser polar ou apolar. Todas as moléculas que contêm carbono são consideradas orgânicas. Aqueles que não o fazem são considerados inorgânicos. Existem também classes baseadas na função e estrutura bioquímica.
O termo molécula geralmente se refere a dois ou mais átomos ligados covalentemente. Os átomos ligados podem ser do mesmo elemento, como moléculas diatômicas. Os átomos com uma diferença significativa nos valores de eletronegatividade produzem ligações polares e podem contribuir para uma molécula polar global. Algumas classificações de moléculas não são mutuamente exclusivas, o que significa que é possível ter uma molécula orgânica polar ou uma molécula apolar.
Em bioquímica, as moléculas são classificadas por sua estrutura, pois isso geralmente determina sua função. As quatro classes principais são carboidratos, proteínas, lipídios e ácidos nucléicos. Dentro de cada classe, existem outras subdivisões e tipos de moléculas. Os carboidratos incluem várias cadeias de moléculas de carbono chamadas açúcares. As proteínas são compostos formados a partir de qualquer um dos 20 aminoácidos e ligações peptídicas. Os lipídios incluem moléculas que são oleosas e não se dissolvem em água nem evaporam facilmente, como gorduras e colesterol. Os ácidos nucléicos são compostos de nucleotídeos e incluem RNA e DNA.
