分子料理，也稱爲分子美食或分子食物，是一種將可食用的化學物質如葡萄糖、維生素C、檸檬酸、麥芽糖醇等進行組合或改變食材分子結構，再重新組合的烹飪技術。這種技術可以從分子的角度製造出無限多的食物，不受地理、氣候、產量等因素的侷限。分子料理通過物理或化學的變化，將食材的味道、口感、質地、樣貌完全打散，再重新組合成一道新菜。例如，將固體的食材變成液體甚至氣體食用，或者使一種食材的味道和外表酷似另一種食材，如用蔬菜製作的魚子醬、馬鈴薯般的冰淇淋、奶油與起司做的雞蛋、果凍製成生魚片壽司、泡沫狀糕點等。
球化技術是分子料理中最常見且經典的技術之一，它通過海藻酸鈉和氯化鈣來實現將水在液體狀態下封閉固定。例如，米其林三星主廚Ferran Adrià曾推出的“哈密瓜味魚子醬”就是利用了這項技術。
分子料理的例子還包括低溫烹飪，這種烹飪方法是通過科學精準的控溫加熱，按照嚴格恆定的較低溫度和時間對食物進行加熱。例如，三文魚經過這種烹飪後，雖然外觀看起來沒有變化，但其實已經熟透，具有了類似果凍的味道。
此外，中餐中的一些食物，如豆腐、棉花糖、松花蛋、皮凍等，也是分子料理的例子，儘管這些食物並沒有最早提出分子料理這一理論。