Molekyllinjer, spektrallinjer, som opstår, når stråling passerer igennem eller dannes i stof, der indeholder molekyler. Linjerne kan ses både som absorptions- og emissionslinjer ved bølgelængder, der svarer til infrarødt lys og mikro- eller radiobølger. I astronomi kan man ved at identificere molekyllinjer i spektre af fx kolde stjerner og gasskyer i rummet få oplysninger om deres sammensætning.