Molekyylimassa kertoo molekyylin massan atomimassayksiköissä (yksikkönä u tai amu). Molekyylimassa on molekyylin muodostavien atomien atomimassojen summa, koska kemiallisessa reaktiossa atomiytimen massa ei muutu. Moolimassan lukuarvo on sama kuin vastaavan molekyylin molekyylimassan, mutta moolimassan yksikkö on g/mol.
Esimerkiksi vedyn atomimassa on 1,008 u ja hapen 16,00 u. Täten vesimolekyylin H2O molekyylimassa on 2 · 1,008u + 16,00 u = 18,016 u. Veden moolimassa on siten 18,016 g/mol. Kaasuseoksille voidaan myös laskea keskimääräinen molekyylimassa. Jos seoksessa on 78 % typpeä ja 21 % happea, seoksen molekyylimassa on 28 u· 0,78 + 32 u · 0,21 eli noin 28,6 u. Kuivan ilman tarkempi molekyylimassa on 28,964 u.