Liczba atomów w cząsteczce zmienia się w zależności od konkretnej utworzonej cząsteczki. Zgodnie z regułą, cząsteczka musi składać się z co najmniej dwóch atomów bez maksymalnej ilości atomów, o ile wszystkie atomy w cząsteczce są jakoś powiązane ze sobą.
Atomy, które tworzą cząsteczkę, mogą być tego samego lub różnego rodzaju. Dwuatomowe cząsteczki są specyficzną klasą cząsteczek, które składają się z dwóch cząsteczek tego samego pierwiastka. Jeśli cząsteczka składa się z atomów co najmniej dwóch różnych pierwiastków, jest to związek chemiczny. Zazwyczaj cząsteczki są połączone ze sobą za pomocą wiązań kowalencyjnych, w których połączone ze sobą atomy dzielą się elektronami. Związki jonowe, w których atomy są wymienianymi elektronami i są połączone ze sobą za pomocą ładunku elektrycznego i przyciągania, zwykle nie są uważane za cząsteczki w chemii.
Molekuły mogą mieć kilka typów właściwości i klasyfikacji opartych na atomach i elementach obecnych. Cząsteczki zawierające węgiel i wodór są określane jako związki organiczne. Związki utworzone z pierwiastków, które mają istotną różnicę w ich wartościach elektroujemności, są cząsteczkami polarnymi. Makrocząsteczki są biologicznie ważnymi dużymi cząsteczkami złożonymi z kilku atomów, z których niektóre zawierają więcej niż 100 atomów.
