超分子（supermolecule）通常是指两种或两种以上的分子，通过分子之间的次级键结合在一起，形成分子以上层次的多分子体系。这时分子之间形成了有序的聚集体，显示出它特有的结构和功能。
研究由两种以上分子所形成的聚集体的化学，称为超分子化学。与传统化学不同，传统化学主要研究共价键，而超分子化学则研究分子间较弱且可逆的非共价相互作用。这些力包括氢键、金属配位、疏水作用力、范德华力、π-π相互作用（离域Π键堆积形成）和静电效应。
超分子化学提出的重要概念包括分子自组装、分子折叠、分子识别、(主客化学、)机械互锁分子结构。研究非共价相互作用对于理解许多依赖这些力的结构和功能的生物过程至关重要。生物系统通常是超分子研究的灵感来源
 |
 |
π-π堆积示意图 |
π-π相互作用将这两个分子的相对位置固定住，而不是可以两个环一样随意转动 |
分子识别是指两个或多个分子之间通过非共价键（例如氢键，金属配位，疏水力，范德华力，π π相互作用，卤素键或共振相互作用效应之间的特定相互作用。除了这些直接相互作用外，溶剂还可以在驱动溶液中的分子识别方面起主导间接作用。参与分子识别的宿主和客体表现出分子互补性。例外是分子容器，包括例如纳米管，其中入口的大小控制了选择性。
（生物系统：抗原抗体，DNA蛋白，凝集素；抗生素万古霉素，它通过五个氢键选择性地与细菌细胞中末端D-丙氨酰-D-丙氨酸的肽结合）
分子自组装是指在没有外界指导或管理的情况下构建系统（除了提供合适的环境）。这些分子被引导通过非共价相互作用进行组装。自组装可细分为分子间自组装（形成超分子组装）和分子内自组装（或者说折叠，如折叠化合物和多肽）。分子自组装还允许构建更大的结构，如胶束、膜、囊泡、液晶
在化学中，折叠是分子呈现其形状或构象的过程。该过程也可以被描述为分子内自组装。其中分子通过前面提到的非共价相互作用被引导形成特定的形状。分子折叠中最活跃的领域是蛋白质折叠过程，这是蛋白质中特定氨基酸序列所假定的形状。折叠蛋白质的形状可用于了解其功能并设计药物以影响其参与的过程。人们对人造折叠分子或折叠器的构建也有很大的兴趣。它们被研究为生物分子的模型和在开发新型功能材料中的潜在应用。
在蛋白质典型的二级结构中，如α-螺旋与β-折叠，靠着局部氨基酸残基形成的氢键形成并维持着二级结构。 |
|
 |
 |
在蛋白质典型的二级结构中，如α-螺旋与β-折叠，靠着局部氨基酸残基形成的氢键形成并维持着二级结构。 |
蛋白质三级结构则可以靠静电力，疏水作用力，二硫键来维持，而不仅仅是氢 |
思考：疏水作用力与静电力能否形成二级结构，是未发现，还是理论上就不可能?
 |
 |
由机械键产生了如图的化学拓扑结构
三种机械互锁分子的示意图