分子势能曲面（molecular potential energy surface），理学-物理学-分子物理学，用于描述一个分子体系的能量与组成该分子的原子的位置坐标关系的曲面（对于双原子分子，其中原子相对位置只有一个坐标，则称为势能曲线）。由于所指能量不包含分子中原子核的动能，故称该曲面为分子势能面。在玻恩-奥本海默近似下求解分子电子结构问题时，原子核和电子的运动可分离，原子的坐标r作为参数包含在分子电子波函数中，其相应的本征能量V即为分子体系的势能。改变原子的坐标r，可获得分子的势能函数V(r)，V(r)在数学上表现为曲面，即分子势能面。由于分子势能曲面在玻恩-奥本海默近似下获得，V(r)中r的改变相对于电子运动可视为非常缓慢，因此一般情况下所说的势能面为绝热势能曲面。势能曲面的概念在物理与化学的理论分支学科有着重要的作用，比如可以理论分析由原子所组成的分子体系的结构性质，找到最低能量的分子结构、计算原子核运动动力学过程参数等。