分子和原子是構成物質的基本單位，它們之間有本質的區別。
分子由兩個或更多的原子通過化學鍵連接而成，具有特定的形狀和大小，可以在物質中運動，例如，水分子由兩個氫原子和一箇氧原子按一定的角度和距離連接而成。分子是保持物質化學性質的最小粒子，分子之間有間隔，分子可以通過分解成原子或重新組合成新的分子實現化學反應。
原子是化學反應中的最小粒子，在化學反應中不可分割，原子由一箇帶正電荷的原子核和帶負電荷的電子構成，電子分佈在不同的能級上。原子的尺寸非常小，大約在0.1納米到0.5納米之間。原子構成一般物質的最小單位，稱爲元素，已知的元素有118種。
總的來說，分子比原子大，具有特定的形狀和大小，而原子則非常小，只有一箇尺寸。分子可以通過化學鍵連接成更大的聚集體，如晶體和聚合物。在物理變化中，只是分子間的間隔發生變化，而分子本身沒有發生變化；在化學變化中，分子被破壞，分子本身發生變化。