Atom ve molekül fiziği arasındaki fark, inceleme nesnelerinin farklı olmasıdır. Atom fiziği, atomların yapısını, çekirdek ve elektron sistemlerini inceler. Molekül fiziği ise atomların birbirine bağlanmasıyla oluşan moleküllerin yapısını, dinamiklerini ve davranışlarını araştırır.