يُمَثِلُ التجميع الذاتي الفائق (الإنجليزية: supramolecular assembly) أو «الجزيئات الضخمة» (الإنجليزية: supermolecule) مركباً محدد جيداً من الجزيئات المعقودة معاً بواسطة الروابط النانوية المتكافئة (الإنجليزية: noncovalent bond). ففي حين أنه من الممكن أن يتركب التجميع الجزيئي الفائق ببساطة من جزيئين (على سبيل المثال، لولبيات الحمض النووي المزدوجة (الإنجليزية: DNA double helix) أو مركب تضمين (الإنجليزية: inclusion compound))، إلا أنه غالباً ما يُسْتَخْدَمُ للإشارة إلى مركبات الجزيئات الأكبر حجماً والتي تُشَكِلُ أصنافاً كروية، قضيبية، أو صفائحية الشكل. هذا وتتراوح أبعاد التجميعات الجزيئية الفائقة من النانومترات إلى الميكرومترات. ومن ثم فهي تسمح بالولوج إلى العناصر النانوية باستخدام منهجية أسفل –أعلى (الإنجليزية: bottom-up) في الخطوات الأكثر بُعداً عن الجزيء الواحد المفرد ذا الأبعاد الشبيهة.
ويطلق على العمية التي يتم من خلالها تكوين التجميعات الجزيئية الفائقة عملية التجميع الذاتي الجزيئي. في حين يحاول البعض تمييز عملية التجميع الذاتي (الإنجليزية: self-assembly) على أنها عملية تُشَكِّلُ فيها الجزيئات المفردة مصفوفةً محددةً. ومن ثم، فإن التنظيم الذاتي (الإنجليزية: Self-organization) هو عبارة عن عمليةٍ تشكل فيها تلك المصفوفات المُجَمَّعة هياكلٍ وبناياتٍ أعلى ترتيباً. وقد تُمَثِّلُ مثل تلك العملية أهميةً ما في حالة التحدث عن البلورة السائلة (الإنجليزية: liquid crystal) وكتل مبلمرات التساهمية (الإنجليزية: block copolymer).