Phân tử sinh học hoặc phân tử sinh học là bất kỳ phân tử nào có trong cơ thể sống, bao gồm các đại phân tử lớn như protein, carbohydrate, lipid và axit nucleic, cũng như các phân tử nhỏ như chất chuyển hóa chính, chất chuyển hóa thứ cấp và các sản phẩm tự nhiên.