分子转动（molecular rotation），理学-物理学-分子物理学，构成分子的原子框架整体的转动。这种整体分子的转动与分子内电子运动处于不同的时间尺度，可近似将其与电子运动分别处理（玻恩-奥本海默近似）。将分子转动视为绕通过质心的笛卡儿坐标轴转动的刚性转子或转动陀螺，进而从量子力学得到分子转动能级。分子转动能量是量子化的，由绕分子轴的转动惯量决定。根据转动惯量的大小，多原子分子按照其对应分子空间轴的三个转动惯量和是否相等分为对称陀螺（，或其中两个相等，即长对称陀螺及扁对称陀螺）和非对称陀螺，亦可由分子点群判断。线性分子可视为对称陀螺的一种特例。实际上在一个分子转动周期内，分子往往经历多个振动周期，在转动的同时分子内原子核间距不断发生变化，因此分子转动和振动是耦合在一起的，可视为对分子刚性转动的修正。