Un modèle moléculaire est un modèle physique qui représente des molécules et leurs processus. Dans cet article, le "modèle moléculaire" fera principalement référence aux systèmes contenant plus d'un atome et où la structure nucléaire est négligée. La structure électronique est également souvent omise ou représentée de manière très sophistiquée.
Théoriquement, la structure moléculaire est déterminée en résolvant l'équation de la mécanique quantique pour le mouvement des électrons dans le champ des noyaux (appelée équation de Schrödinger ). Dans une structure moléculaire, les longueurs et les angles des liaisons sont ceux pour lesquels l'énergie moléculaire est la plus faible.
Par exemple, le modèle moléculaire de l’eau est suivant: On observe une forme de lettre “V” dite “coudée” qui correspond à la forme réelle d’une molécule d’eau.
La modélisation et la dynamique moléculaire sont des méthodes de simulation informatique permettant d'analyser les mouvements physiques des atomes et des molécules. les structures moléculaires sont déterminées en résolvant l'équation de Schrödinger.