分子设计（Molecular Design）是从分子、电子水平上通过数据库等大量实验数据，结合现代的理论方法通过计算机设计新的分子。

其遵循的主线是：分子单元(分子工程)→分子材料(超分子工程)→(物理性质)→器件→体系。这实质上也是一个多尺度材料设计的思想。

分子设计不是一门独立的学科，也不是门独立的技术，其设计过程是：

1. 数据收集：数据可靠性是设计的关键地，只有确保数据的可靠，设计的结果才有意义。

2. 确定作用机理并找出有效官能团。

3. 参数提取与建模方法选择：参数可以从实验得来，也可以是从理论计算而来。理论计算参数的优点是没有人为的影响因素。

4. 模型建立：根据前面收集到的数据、参数建立数学模型，定样模型是分子设计的主要依据。