Đại phân tử là loại phân tử rất lớn thường được tạo ra bởi phản ứng trùng hợp của các đơn vị nhỏ hơn (monomer). Các đại phân tử điển hình thường chứa hàng nghìn đến hàng chục nghìn nguyên tử. Đại phân tử hay gặp trong hóa sinh đó là polyme sinh học (biopolymer) (axit nucleic, protein, cacbohydrat và polyphenol) và các phân tử phi polyme lớn (như là lipid và macrocycle). Các đại phân tử tổng hợp thường thấy bao gồm chất dẻo và sợi tổng hợp cũng như các vật liệu trong phòng thí nghiệm như ống nano cacbon.