分子の間に働く弱い力（水素結合、静電相互作用、電荷移動相互作用、ファン・デル・ワールス相互作用等）によってできる二つ以上の分子の集合体が、分子単独の場合には見られない機能を発現する場合、その集合体を超分子（supramolecule）と呼ぶ。酵素やイオノフォア（ionophore　イオン、例えばラジウムイオンを選択的に捕捉する物質）などの機能性分子は超分子であり、またグルコース（ブドウ糖）数個が環をつくったシクロデキストリン（cyclodextrin）もよく知られている。近年、人工超分子の研究が活発化しており、特にその分野を超分子化学ということが多い。例えば、王冠状の分子構造をもつクラウンエーテル（crown ether）は、アルカリ金属イオンの選択的捕捉、アミノ酸の光学異性体の分割などを行う。陰イオンを捕捉するクリプタンド（cryptand）や、複数個のフェノール単位をもつカリックスアレーン（calixarene）などの環状化合物もある。最近では、C₆₀やカーボンナノチューブ関連の超分子化学の研究が特に活発である。