巨分子云（giant molecular cloud），主要由分子氢组成的冷而密的巨大星际物质云，是恒星形成的主要场所。恒星的演化开始于巨分子云。一个星系中大多数虚空的密度是每立方厘米大约0.1到1个原子，但是巨分子云的密度是每立方厘米数百万个原子。一个巨分子云包含数十万到数千万个太阳质量，直径为50到300光年。巨分子云是大量分子气体的集合体，质量介于10^4–10^6倍太阳质量。云气的直径可以达到数十个秒差距，密度则在每立方厘米10^2–10^3个粒子(在太阳附近是平均每立方厘米一个粒子)。在这些云气内的次结构有复杂的形式，包括丝状体、片状、气泡和不规则的团块等。密度最高的丝状体和团块部分称为“分子云核”，而密度最高的分子云核，就称为“稠密分子云核”，密度可以高达每立方厘米10^4–10^6个粒子。在观测上，可以用一氧化碳搜寻分子云核，用氨搜寻稠密分子云核。集中在分子云核的尘埃会阻挡背景的星光，造成星际消光的效果形成暗星云。