الارتباط الجزيئي هو تفاعل جذاب بين جزيئين ينتج عنه ارتباط ثابت تكون فيه الجزيئات على مقربة من بعضها، ويتشكل عندما ترتبط الذرات أو الجزيئات ببعضها البعض عن طريق مشاركة الإلكترونات. وغالبًا ولكن ليس دائمًا ما يحتوي الارتباط الجزيئي على بعض الروابط الكيميائية.
في بعض الحالات، يمكن أن تكون الارتباطات قوية جدًا - على سبيل المثال، يحتوي بروتين الستربتافيدين وفيتامين بيوتين على ثابت تفكك (يعكس النسبة بين البيوتين المرتبط والبيوتين الحر) بترتيب 10−14 وبالتالي فإن التفاعلات تكون غير عكسية فيها بشكل فعال، وتكون نتيجة الارتباط الجزيئي أحيانًا تكوين مركب جزيئي تكون فيه قوى الجذب التي تربط المكونات معًا غير تساهمية بشكل عام، وبالتالي تكون عادةً أضعف من الروابط التساهمية.
يحدث الارتباط الجزيئي في المركبات الحيوية (على سبيل المثال، بين أزواج أو مجموعات من البروتينات، أو بين بروتين وجزيء صغير يترابط معه) وأيضًا في الأنظمة الكيميائية اللاحيوية، على سبيل المثال، كما في حالات تنسيق البوليمرات وشبكات التنسيق مثل الأطر المعدنية العضوية.