Molekulu masu izsaka kā to atomu masu summu, kas veido vielas molekulu. Parasti to izsaka a.u.m, (atommasas mērvienībās), dažreiz saukta arī par d altonu un apzīmēta ar D. Par 1 a.m.u. šodien tiek pieņemta 1/12 daļa no oglekļa atoma C12 masas, kas masas vienībās ir 1, 66057.10-27 kg.
Tādējādi ūdeņraža atomu masa, kas vienāda ar 1, parāda, ka ūdeņraža atoms H1 ir 12 reizes vieglāks par oglekļa atomu C12. Reizinot ķīmiskā savienojuma molekulmasu ar 1, 66057.10-27, iegūstam molekulas masas vērtību kilogramos.
Tomēr praksē viņi izmanto ērtāku vērtību Mot=M/D, kur M ir molekulas masa tādās pašās masas vienībās kā D. Skābekļa molekulmasa, kas izteikta oglekļa vienībās, ir 16 x 2=32 (skābekļa molekula ir diatomiska). Tādā pašā veidā ķīmiskajos aprēķinos tiek aprēķinātas arī citu savienojumu molekulmasas. Ūdeņraža molekulmasa, kurā molekula ir arī diatomiska, ir attiecīgi 2 x 1=2.
Molekulmasa ir molekulas vidējās masas raksturlielums, tas ņem vērā visu elementu izotopu sastāvu, kas veido doto ķīmisko vielu. Šo rādītāju var noteikt arī vairāku vielu maisījumam, kuru sastāvs ir zināms. Jo īpaši gaisa molekulmasu var uzskatīt par 29.
Agrāk ķīmijā tika izmantots grama molekulas jēdziens. Mūsdienās šis jēdziens ir aizstāts ar molu - vielas daudzumu, kas satur daļiņu (molekulu, atomu, jonu) skaitu, kas vienāds ar Avogadro konstanti (6,022 x 1023). Līdz mūsdienām tradicionāli tiek lietots arī termins "molārā (molekulārā) masa". Taču atšķirībā no svara, kas ir atkarīgs no ģeogrāfiskajām koordinātām, masa ir nemainīgs parametrs, tāpēc tomēr pareizāk ir izmantot šo jēdzienu.
Gaisa, tāpat kā citu gāzu, molekulmasu var noteikt, izmantojot Avogadro likumu. Šis likums nosaka, ka vienādos apstākļos vienādos gāzu tilpumos ir vienāds molekulu skaits. Tā rezultātā noteiktā temperatūrā un spiedienā gāzes mols aizņems tādu pašu tilpumu. Ņemot vērā, ka šis likums ir stingri ievērots ideālām gāzēm, gāzes mols, kas satur 6,022 x 1023 molekulas, aizņem 0 ° C temperatūrā un 1 atmosfēras spiedienā tilpumu, kas vienāds ar 22,414 litriem.
Gaisa vai citu gāzveida vielu molekulmasa ir šāda. Zināmā gāzes tilpuma masu nosaka noteiktāspiediens un temperatūra. Pēc tam tiek ieviestas korekcijas attiecībā uz reālās gāzes neidealitāti, un, izmantojot Klepeirona vienādojumu PV=RT, tilpums tiek samazināts līdz spiediena apstākļiem 1 atmosfēra un 0 ° C. Turklāt, zinot tilpumu un masu šajos apstākļos ideāla gāze, ir viegli aprēķināt pētāmās gāzveida vielas 22,414 litru masu, tas ir, tās molekulmasu. Šādi tika noteikta gaisa molekulmasa.
Šī metode dod diezgan precīzas molekulmasas vērtības, kuras dažkārt izmanto pat ķīmisko savienojumu atomu masas noteikšanai. Lai aptuvenu molekulmasu novērtētu, gāze parasti tiek uzskatīta par ideālu, un netiek veiktas nekādas papildu korekcijas.
Iepriekšminēto metodi bieži izmanto, lai noteiktu gaistošo šķidrumu molekulmasu.
