Et monoatomisk molekyle er en fysisk abstraktion, et molekyle bestående af et atom , kendetegnet ved tre frihedsgrader ( ) og kun har elastiske egenskaber. Det blev brugt i udviklingen af molekylær kinetisk teori i midten af det 19. århundrede og indgik i dens hovedligning:
,hvor er den gennemsnitlige kinetiske energi af molekyler, er Boltzmann-konstanten ; er den absolutte temperatur . Et diatomisk molekyle har 5 frihedsgrader ( ).
Molekylær kinetisk teori og monoatomiske molekyler behandles hovedsageligt i generel fysik . I kemi betragtes frie atomer ikke som molekyler [1] , og det korrekte koncept er ikke et "monatomisk molekyle", men en monoatomisk gas .