広義には原料から目的物質までの合成経路の一部あるいは全部を、それまでに得られた情報に照らして実現可能性が高い反応経路を構築する作業を指すが、最近では論理的に低分子医薬を設計するための独自の方法論と、それを利用して論理的・効率的な創薬を行うノウハウをコア技術とする新薬開発法を指す、とやや狭義に用いられている。分子設計の有用性は広く認識され、最近のコンピューターの発達とも相まって、これを新素材開発に応用しようとする研究も非常に増加し、分子レベルの研究を効率化するツールとして、分子モデルの作成・構造計算・視覚化などの機能を持つ分子設計支援ソフトウェアの利用が普及しつつある。