molekylvægt, vægten af et molekyle af et stof udtrykt i atomare masseenheder (amu). Molekylvægten kan beregnes ud fra stoffets molekylformel; den er summen af atomvægtene af de atomer, der indgår i molekylet. Vand har f.eks. molekylformlen H2O, der angiver, at der er to hydrogenatomer og et oxygenatom i et vandmolekyle. Afrundet til tre decimaler er hydrogenets atomvægt 1,008 amu, og iltets atomvægt er 15,999 amu. Vandets molekylvægt er således (21,008) + (115,999) = 2,016 + 15,999 = 18,015 amu. Da atomvægtene er gennemsnitsværdier, er molekylvægtene også gennemsnitsværdier. I gennemsnit vejer et molekyle af almindeligt vand 18,015 amu. Både brint og ilt er opbygget af flere isotoper. En isotop af brint er deuterium, eller tungt brint. Deuteriumatomer er ca. dobbelt så massive som gennemsnittet for alle hydrogenatomer i almindeligt vand. Derfor har vand, der kun indeholder deuteriumatomer, kaldet tungt vand, en højere molekylvægt end almindeligt vand. Nogle stoffer, især ionforbindelser som f.eks. almindeligt salt, består ikke af molekyler og har derfor hverken en molekylformel eller en molekylvægt.

Molekylvægten af stoffer kan bestemmes eksperimentelt på forskellige måder, idet den anvendte metode normalt afhænger af stoffets tilstand (fast, flydende eller gas). Metoder til bestemmelse af molekylvægten af gasformige stoffer er baseret på Avogadros lov, som siger, at under givne temperatur- og trykforhold indeholder et givet volumen af en gas et bestemt antal molekyler af gassen; således svarer en sammenligning af vægtene af lige store mængder af forskellige gasser under samme temperatur- og trykforhold til en direkte sammenligning af vægtene af molekylerne i gasserne. Molekylvægtene af stoffer, der normalt ikke er gasformige og ikke fordamper uden nedbrydning, bestemmes undertiden ud fra deres virkning på smeltepunktet, kogepunktet, damptrykket eller det osmotiske tryk i et eller andet opløsningsmiddel (se kolligative egenskaber). Hvis stoffet imidlertid ioniseres eller ikke skilles fuldstændigt i molekyler, vil den således bestemte molekylvægt være fejlagtig. Meget nøjagtige molekylvægte bestemmes undertiden ved hjælp af massespektrografen.

Somme stoffer, f.eks. proteiner, vira og visse syntetiske polymerer, har meget høje molekylvægte. Disse molekylvægte kan bestemmes ved måling af sedimentationshastigheden i en ultracentrifuge, ved lysspredningsfotometri eller ved andre metoder. Metoderne kan give forskellige resultater, da molekylerne i et stof, f.eks. en polymer, normalt ikke alle har nøjagtig samme molekylvægt. Disse metoder bestemmer en gennemsnitlig molekylvægt for molekylerne i prøven. Den talgennemsnitlige molekylvægt, der bestemmes ved hjælp af ultracentrifugemetoden, giver en værdi, der er lig med prøvens vægt divideret med antallet af molekyler i prøven. Denne antal-gennemsnitlige molekylvægt kan også bestemmes ved andre metoder, der er baseret på måling af kolliative egenskaber. Ved lysspredningsmetoden bestemmes det, der kaldes den vægtgennemsnitlige molekylvægt. Selv om denne kan være den samme værdi som den talgennemsnitlige molekylvægt, hvis alle molekylerne har næsten den samme vægt, vil den være højere, hvis nogle af molekylerne er tungere end andre.