分子振动是指分子内原子间进行的週期性来回运动，而不包含分子的移动和转动。这种週期性的运动频率称为振动频率。在光谱学上常用红外吸收光谱法与拉曼光谱学来测量分子的振动频率，并用来分析分子结构。
振动座标系.一个拥有 "n" 个原子的非线性分子有 3"n" − 6 个振动（vibrational normal mode），其余为 3 个转动、3 个移动。而线性的分子有 3"n" − 5 个振动正交模，只有 2 个转动。双原子分子为线性分子，所以有一个振动模。每一振动正交模有其不同的振动频