Molekulska masa je izražena kot vsota mas atomov, ki sestavljajo molekulo snovi. Običajno je izražena v a.u.m., (enote atomske mase), včasih imenovana tudi d alton in označena z D. Za 1 a.m.u. danes je sprejeta 1/12 mase C12 atoma ogljika, ki je v masnih enotah 1, 66057,10-27 kg.
Tako atomska masa vodika, enaka 1, kaže, da je atom vodika H1 12-krat lažji od atoma ogljika C12. Če pomnožimo molekulsko maso kemične spojine z 1, 66057,10-27, dobimo vrednost mase molekule v kilogramih.
V praksi pa uporabljajo bolj priročno vrednost Mot=M/D, kjer je M masa molekule v istih masnih enotah kot D. Molekulska masa kisika, izražena v ogljikovih enotah, je 16 x 2=32 (molekula kisika je dvoatomska). Na enak način se pri kemijskih izračunih izračunajo tudi molekulske mase drugih spojin. Molekulska masa vodika, v katerem je molekula tudi dvoatomska, je 2 x 1=2.
Molekulska masa je značilnost povprečne mase molekule, upošteva izotopsko sestavo vseh elementov, ki tvorijo dano kemično snov. Ta indikator je mogoče določiti tudi za mešanico več snovi, katerih sestava je znana. Zlasti lahko molekulsko maso zraka vzamemo kot 29.
Prej je bil v kemiji uporabljen koncept gram-molekule. Danes je ta koncept zamenjan z molom - količino snovi, ki vsebuje število delcev (molekul, atomov, ionov), enako Avogadrovi konstanti (6,022 x 1023). Do danes se tradicionalno uporablja tudi izraz "molarna (molekularna) teža". Toda za razliko od teže, ki je odvisna od geografskih koordinat, je masa konstanten parameter, zato je še vedno bolj pravilno uporabiti ta koncept.
Molekulsko maso zraka, tako kot drugih plinov, lahko ugotovimo z uporabo Avogadrovega zakona. Ta zakon pravi, da je pod enakimi pogoji v enaki prostornini plinov enako število molekul. Posledično bo pri določeni temperaturi in tlaku mol plina zasedel enako prostornino. Glede na to, da je ta zakon strogo upoštevan za idealne pline, mol plina, ki vsebuje 6,022 x 1023 molekul, zaseda pri 0 °C in tlaku 1 atmosfere prostornino, ki je enaka 22,414 litrov.
Molekulska masa zraka ali katere koli druge plinaste snovi je naslednja. Masa nekega znanega volumna plina je določena pri določenitlak in temperatura. Nato se uvedejo popravki za neidealnost resničnega plina in z uporabo Clapeyronove enačbe PV=RT se prostornina zmanjša na tlačne pogoje 1 atmosfere in 0 °C. Nadalje, če poznamo prostornino in maso pod temi pogoji za idealnega plina, je enostavno izračunati maso 22,414 litrov preučevane plinaste snovi, to je njeno molekulsko maso. Tako je bila določena molekulska masa zraka.
Ta metoda daje dokaj natančne vrednosti molekulskih mas, ki se včasih uporabljajo celo za določanje atomske mase kemičnih spojin. Za grobo oceno molekulske mase se običajno domneva, da je plin idealen, in ni dodatnih popravkov.
Zgornja metoda se pogosto uporablja za določanje molekulske mase hlapnih tekočin.
