المستوى الجزيئي هو المستوى الذي يدرس الأنظمة من منظور الجزيئات التي تتألف منها. يعتبر العمل على المستوى الجزيئي من الأساسيات في العديد من العلوم، بما في ذلك الكيمياء، البيولوجيا، والفيزياء.
في علم الأحياء، يعني العمل على المستوى الجزيئي التركيز على الجزيئات البيولوجية – مثل البروتينات، الأحماض النووية (مثل الدي أن إيه و الآر أن إيه)، الكربوهيدرات، والدهون – التي تشكل الخلايا والأنظمة الحيوية الأخرى.
تشمل هذه الدراسات التحليل الدقيق للتركيب الكيميائي لهذه الجزيئات، طرق تجمعها وتفككها، والتفاعلات بينها التي تسمح بوظائف متنوعة تتراوح من التمثيل الغذائي في الخلايا الفردية إلى الإدراك العقلي في الدماغ البشري.
الدراسة على المستوى الجزيئي قادرة على إعطاء فهم أعمق للعمليات الحيوية، وتساهم بشكل مهم في العديد من التطبيقات العملية مثل التشخيص والعلاج الطبي، التطور البيولوجي، والبيئة والزراعة.