Numărul atomilor dintr-o moleculă variază în funcție de molecula specifică formată. Ca regulă generală, o moleculă trebuie să fie compusă din cel puțin doi atomi, fără cantități maxime de atomi, atâta timp cât toți atomii din moleculă sunt legați împreună.
Atomii care formează o moleculă pot fi de același element sau de diferite tipuri. Diatomic moleculele sunt o clasa specifica de molecule care constau din doua molecule de acelasi element. Dacă molecula este compusă din atomi de cel puțin două elemente diferite, este un compus chimic. În mod tipic, moleculele sunt legate împreună prin legarea covalentă, în care atomii legați împreună împart electroni. Compușii ionici, în care atomii sunt electroni de schimb și sunt legați împreună prin încărcare și atracție electrică, nu sunt de obicei considerați molecule în chimie.
Moleculele pot avea mai multe tipuri de proprietăți și clasificări bazate pe atomii și elementele prezente. Moleculele conținând carbon și hidrogen sunt denumite compuși organici. Compușii formați din elemente care au o diferență semnificativă în valorile lor de electronegativitate sunt molecule polare. Macromoleculele sunt molecule mari din punct de vedere biologic, compuse din mai mulți atomi, alții conținând mai mult de 100 de atomi.
