Eine wichtige Methode der Molekularphysik ist die Spektroskopie, in der nicht nur die elektronischen Energiezustände, sondern auch Schwingungs- und Rotationszustände auftreten.

Das in der Atomphysik wichtige Orbitalmodell wird in der Molekularphysik um Molekülorbitale erweitert.

Die Molekularphysik kann als Grenzgebiet zwischen Physik und Chemie aufgefasst werden. Untersuchungsobjekte und -methoden entsprechen weitgehend denen der physikalischen Chemie.