Molekularna masa se izražava kao zbir masa atoma koji čine molekul neke supstance. Obično se izražava u a.u.m., (jedinice atomske mase), ponekad se naziva i d alton i označava se sa D. Za 1 a.m.u. danas je prihvaćena 1/12 mase C12 atoma ugljenika, što u jedinicama mase iznosi 1, 66057.10-27 kg.
Dakle, atomska masa vodonika jednaka 1 pokazuje da je atom vodonika H1 12 puta lakši od atoma ugljika C12. Množenjem molekulske težine hemijskog jedinjenja sa 1, 66057.10-27, dobijamo vrednost mase molekula u kilogramima.
U praksi, međutim, koriste prikladniju vrijednost Mot=M/D, gdje je M masa molekula u istim jedinicama mase kao D. Molekularna masa kisika, izražena u jedinicama ugljika, je 16 x 2=32 (molekul kiseonika je dvoatomski). Na isti način, u hemijskim proračunima, izračunavaju se i molekulske težine drugih jedinjenja. Molekularna težina vodonika, u kojoj je molekula također dvoatomska, je, respektivno, 2 x 1=2.
Molekularna težina je karakteristika prosječne mase molekula, uzima u obzir izotopski sastav svih elemenata koji formiraju datu hemijsku supstancu. Ovaj indikator se može odrediti i za mješavinu nekoliko supstanci, čiji je sastav poznat. Konkretno, molekularna težina zraka može se uzeti kao 29.
Ranije se u hemiji koristio koncept gram-molekula. Danas je ovaj koncept zamijenjen molom - količinom supstance koja sadrži broj čestica (molekula, atoma, jona) jednak Avogadro konstanti (6,022 x 1023). Do danas se tradicionalno koristi i izraz "molarna (molekularna) težina". Ali, za razliku od težine, koja zavisi od geografskih koordinata, masa je konstantan parametar, pa je ipak ispravnije koristiti ovaj koncept.
Molekularna težina zraka, kao i drugih plinova, može se pronaći korištenjem Avogadrova zakona. Ovaj zakon kaže da pod istim uslovima u istim zapreminama gasova postoji isti broj molekula. Kao rezultat toga, pri određenoj temperaturi i pritisku, mol plina će zauzeti isti volumen. Uzimajući u obzir da se ovaj zakon striktno poštuje za idealne gasove, mol gasa koji sadrži 6,022 x 1023 molekula zauzima pri 0°C i pritisku od 1 atmosfere zapreminu jednaku 22,414 litara.
Molekulska težina vazduha ili bilo koje druge gasovite supstance je sledeća. Masa neke poznate zapremine gasa određena je na određenimpritisak i temperatura. Zatim se uvode korekcije za neidealnost stvarnog gasa, i korišćenjem Clapeyronove jednačine PV=RT, zapremina se redukuje na uslove pritiska od 1 atmosfere i 0°C. Dalje, znajući zapreminu i masu pod ovim uslovima za idealnog gasa, lako je izračunati masu od 22,414 litara ispitivane gasovite supstance, odnosno njenu molekulsku masu. Ovako je određena molekularna težina zraka.
Ova metoda daje prilično točne vrijednosti molekulskih težina, koje se ponekad koriste čak i za određivanje atomske težine kemijskih spojeva. Za grubu procjenu molekularne težine, obično se pretpostavlja da je plin idealan i ne rade se dodatne korekcije.
Navedena metoda se često koristi za određivanje molekulske težine isparljivih tekućina.
