Masa cząsteczkowa, często mylona z masą molową , to masa:

• jednej cząsteczki związku (np. O₂, H₂O),
• formalnej jednostki danego związku (np. NaCl o budowie jonowej, a nie cząsteczkowej),
• jednego innego indywiduum chemicznego (np. jonu CH₃COO^-).

Masa cząsteczkowa wyrażana jest w atomowych jednostkach masy (tzw. unit); jednostka ta równa jest jednej dwunastej masy atomu izotopu węgla ¹²C.

Masę cząsteczkową nazywano dawniej ciężarem cząsteczkowym (nie jest to obecnie polecane).

W praktyce, w związku z trudnościami technicznymi w wyrażaniu rzeczywistych mas cząsteczkowych, stosuje się tzw. względne masy cząsteczkowe - które oblicza się jako sumę względnych mas atomowych tworzących ją atomów . Względna masa cząsteczkowa jest wielkością bezwymiarową, którą należy rozumieć jako wielokrotność masy 1/12 mola izotopu węgla ¹²C.

Względna masa cząsteczkowa jest stosowana przede wszystkim do obliczeń stechiometrycznych , zaś absolutna masa cząsteczkowa jest wartością czysto teoretyczną, której nie da się właściwie wyznaczyć.

Istnieje również jednostka masy atomowej (u), która jest równa 1/12 masy jednego atomu izotopu ¹²C i wynosi w przybliżeniu: 1,66054 · 10^-27 kg. Jednostkę tę przyjęło się także nazywać daltonem (Da).

W przypadku populacji cząsteczek o różnej masie cząsteczkowej (np. polimerów , mieszanin gazów itp.) stosuje się też pojęcie średniej masy cząsteczkowej (zwanej również molową). Średnia masa molowa może być obliczana jako średnia arytmetyczna lub średnia geometryczna masy poszczególnych cząsteczek w populacji.

W tym pierwszym przypadku nazywa się ją masą cząsteczkową średnią liczbowo i jest ona dana wzorem:

gdzie N_i to liczba cząsteczek o masie M_i, zaś N to całkowita liczba wszystkich cząsteczek w próbce.

W tym drugim przypadku nazywa się ją masą cząsteczkową średnią masowo lub wagowo i jest ona dana wzorem:

gdzie: m_i to łączna masa cząsteczek o masie cząsteczkowej M_i, zaś m to masa całej próbki.

po przekształceniu odpowiada to:

Masę cząsteczkową liczbowo średnią można wyznaczać technikami, w których na wynik ma wpływ liczba cząstek - np. w osmometrii, zaś masę cząsteczkową wagowo średnią w technikach, w których na wynik ma wpływ rozmiar cząsteczek, np. w technikach opartych na rozpraszaniu światła.

Ze względu na to, że masa cząsteczkowa średnia liczbowo "preferuje" cząsteczki o mniejszej masie, ale częściej występujące w mieszaninie, zaś wagowo średnia "preferuje" cząsteczki o większej masie, ta pierwsza jest zawsze mniejsza od drugiej.