多原子分子振动（vibration of polyatomic molecule），理学-物理学-分子物理学，多原子分子中原子间的周期性往复运动。这种周期性的运动频率称为振动频率。一个拥有个原子的非线性分子的振动可归结为个简正振动模式，线性分子有个简正振动模式。简正振动模式包括伸缩振动和弯曲振动等。每一简正振动模式有不同的振动频率，一般在1012～1014赫兹。分子的振动能量是各简正振动能量之和，简正振动能量的量子化形成了分子的振动能级。分子振动可用谐振子近似描述，但振动能级很高时，非谐振效应会很明显，导致振动能级间隔减小。在光谱学上常用红外光谱与拉曼光谱来测量分子的振动。