Badania molekularne to określanie i porównywanie sekwencji aminokwasów tych samych białek oraz określanie i porównywanie sekwencji nukleotydów z odpowiadających sobie genów u organizmów należących do różnych gatunków.
W efekcie im większe jest podobieństwo molekularne białek i DNA, tym organizmy są bliżej spokrewnione.
Badania molekularne są badaniami z zakresu biochemii i genetyki, pozwalają z dużą dokładnością określić podobieństwa i różnice między poszczególnymi gatunkami. Im większe jest podobieństwo molekularne białek i DNA, tym większe jest pokrewieństwo pomiędzy organizmami.