molekylvikt, vikten av en molekyl av ett ämne uttryckt i atommassenheter (amu). Molekylvikten kan beräknas utifrån ämnets molekylformel; den är summan av atomvikterna för de atomer som ingår i molekylen. Vatten har till exempel molekylformeln H2O, som anger att det finns två väteatomer och en syreatom i en vattenmolekyl. Avrundat till tre decimaler är atomvikten för väte 1,008 amu och för syre 15,999 amu. Vattens molekylvikt är således (21,008)+(115,999)=2,016+15,999=18,015 amu. Eftersom atomvikter är medelvärden är även molekylvikter medelvärden. I genomsnitt väger en molekyl av vanligt vatten 18,015 amu. Både väte och syre består av flera isotoper. En isotop av väte är deuterium, eller tungt väte. Atomer av deuterium är ungefär dubbelt så massiva som genomsnittet för alla väteatomer i vanligt vatten. Därför har vatten som endast innehåller atomer av deuterium, som kallas tungt vatten, en högre molekylvikt än vanligt vatten. Vissa ämnen, särskilt joniska föreningar som t.ex. vanligt salt, består inte av molekyler och har därför varken en molekylformel eller en molekylvikt.

Substansers molekylvikt kan bestämmas experimentellt på olika sätt, och den metod som används beror vanligen på ämnets tillstånd (fast, flytande eller gas). Metoder för att bestämma molekylvikten hos gasformiga ämnen är baserade på Avogadros lag, som säger att under givna temperatur- och tryckförhållanden innehåller en given volym av en gas ett visst antal gasmolekyler; således är en jämförelse av vikten av lika stora volymer av olika gaser under samma temperatur- och tryckförhållanden likvärdig med en direkt jämförelse av vikten av gasmolekylerna. Molekylvikten hos ämnen som normalt inte är gasformiga och som inte avdunstar utan sönderdelning bestäms ibland utifrån deras effekter på smältpunkten, kokpunkten, ångtrycket eller det osmotiska trycket hos ett visst lösningsmedel (se kolliativa egenskaper). Om ämnet joniseras eller inte fullständigt delas upp i molekyler kommer dock molekylvikten som bestäms på detta sätt att vara felaktig. Mycket exakta molekylvikter bestäms ibland med hjälp av masspektrograf.

Vissa ämnen, t.ex. proteiner, virus och vissa syntetiska polymerer, har mycket höga molekylvikter. Dessa molekylvikter kan bestämmas genom mätning av sedimentationshastigheten i en ultracentrifug, genom ljusspridningsfotometri eller genom andra metoder. Metoderna kan ge olika resultat, eftersom molekylerna i ett ämne som en polymer vanligtvis inte alla har exakt samma molekylvikt. Dessa metoder bestämmer en genomsnittlig molekylvikt för molekylerna i provet. Den antalsmedelmolekylvikt som bestäms med ultracentrifugeringsmetoden ger ett värde som är lika med provets vikt dividerat med antalet molekyler i provet. Den genomsnittliga molekylvikten kan också bestämmas med andra metoder som bygger på mätning av kolliativa egenskaper. Ljusspridningsmetoden bestämmer vad som kallas viktgenomsnittlig molekylvikt. Även om detta kan vara samma värde som den antalsgenomsnittliga molekylvikten om alla molekyler har nästan samma vikt, kommer det att vara högre om vissa av molekylerna är tyngre än andra.