分子識別（molecular recognition）是兩個或以上的分子之間透過非共價鍵結合相互作用。

除了氫鍵，金屬耦合，疏水性，範德華力等直接相互接觸的作用以外，在溶液中，水常常可以起到很重要的介導作用。這個過程體現了很好的分子互補性。也是指分子選擇性相互作用，例如抗體與抗原之間，酶與底物之間，激素與受體之間的專一結合。分子識別是透過兩個分子各自的結合部位來實現的。要實現分子識別，一要求兩個分子的結合部位是結構互補的，二要求兩個結合部位有相應的基團，相互之間能夠產生足夠的作用力，使兩個分子能夠結合在一起。分子識別是一中普遍的生物學現象。糖鏈、蛋白質、核酸和脂質各自間以及他們相互之間都存在分子識別。

分子識別的過程實際上是分子在特定的條件下透過分子間作用力的協同作用達到相互結合的過程。這其實也揭示了分子識別原理中的三個重要的組成部分，“特定的條件”即是指分子要依靠預組織達到互補的狀態，“分子間相互作用力”即是指存在於分子之間非共價相互作用，而“協同作用”則是強調了分子需要依靠大環效應或者螯合效應使得各種相互作用之間產生一致的效果。