Molekularna masa se izražava kao zbroj masa atoma koji čine molekulu tvari. Obično se izražava u a.u.m., (jedinice atomske mase), ponekad se naziva i d alton i označava se s D. Za 1 a.m.u. danas je prihvaćena 1/12 mase C12 atoma ugljika, što u jedinicama mase iznosi 1, 66057,10-27 kg.
Dakle, atomska masa vodika jednaka 1 pokazuje da je atom vodika H1 12 puta lakši od atoma ugljika C12. Množenjem molekularne težine kemijskog spoja s 1, 66057,10-27, dobivamo vrijednost mase molekule u kilogramima.
U praksi, međutim, koriste prikladniju vrijednost Mot=M/D, gdje je M masa molekule u istim jedinicama mase kao D. Molekularna masa kisika, izražena u ugljičnim jedinicama, je 16 x 2=32 (molekula kisika je dvoatomska). Na isti se način u kemijskim proračunima izračunavaju i molekularne mase drugih spojeva. Molekularna težina vodika, u kojem je molekula također dvoatomska, je 2 x 1=2.
Molekularna težina je karakteristika prosječne mase molekule, uzima u obzir izotopski sastav svih elemenata koji tvore danu kemijsku tvar. Ovaj se pokazatelj može odrediti i za mješavinu nekoliko tvari, čiji je sastav poznat. Konkretno, molekularna težina zraka može se uzeti kao 29.
Ranije se u kemiji koristio koncept gram-molekule. Danas je ovaj koncept zamijenjen molom - količinom tvari koja sadrži broj čestica (molekula, atoma, iona) jednak Avogadrovoj konstanti (6,022 x 1023). Do danas se tradicionalno koristi i izraz "molarna (molekularna) težina". No, za razliku od težine, koja ovisi o geografskim koordinatama, masa je konstantan parametar, pa je ipak ispravnije koristiti ovaj koncept.
Molekulska težina zraka, kao i drugih plinova, može se pronaći pomoću Avogadrova zakona. Ovaj zakon kaže da pod istim uvjetima u istim volumenima plinova postoji isti broj molekula. Kao rezultat toga, pri određenoj temperaturi i tlaku mol plina će zauzeti isti volumen. Uzimajući u obzir da se ovaj zakon strogo poštuje za idealne plinove, mol plina koji sadrži 6,022 x 1023 molekula zauzima pri 0 °C i tlaku od 1 atmosfere volumen jednak 22,414 litara.
Molekulska težina zraka ili bilo koje druge plinovite tvari je sljedeća. Masa nekog poznatog volumena plina određena je pri određenimtlaka i temperature. Zatim se uvode korekcije za neidealnost stvarnog plina, a korištenjem Clapeyronove jednadžbe PV=RT, volumen se reducira na uvjete tlaka od 1 atmosfere i 0 °C. Nadalje, znajući volumen i masu pod tim uvjetima za idealnog plina, lako je izračunati masu od 22,414 litara proučavane plinovite tvari, odnosno njezinu molekularnu 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 molekularne težine hlapljivih tekućina.
