Les formules moléculaires sont également utilisées comme abréviations pour les noms des composés. La formule structurale d'un composé fournit les mêmes informations que sa formule moléculaire (le type et le nombre d'atomes dans la molécule) mais montre également comment les atomes sont connectés dans la molécule.
Dans de nombreux cas, la formule moléculaire d'une substance est dérivée de la détermination expérimentale de sa formule empirique et de sa masse moléculaire (la somme des masses atomiques de tous les atomes composant la molécule).
La formule empirique indique le rapport le plus simple entre les nombres entiers d'atomes de chaque élément présent dans un composé ou une molécule. La formule moléculaire ou condensée indique le nombre d'atomes de chaque type dans un composé ou une molécule.
Dans les régions entre des systèmes solaires, la probabilité de rencontre entre atomes est très faible, mais il existe des assemblages moléculaires, tels que le dihydrogène, le monoxyde de carbone ou encore certains fullerènes. Les comètes et les atmosphères gazeuses des planètes contiennent une plus grande variété de molécules.