Farmakologi molekuler adalah cabang dari bidang farmakologi yang mempelajari farmakologi secara molekuler. Farmakolog molekuler mempelajari studi molekuler obat-obatan dan senyawa alami yang digunakan dalam pengobatan penyakit, dan mereka juga mempelajari penyakit secara molekuler dengan tujuan mengembangkan agen aktif farmakologis yang dapat digunakan untuk mengatasi penyakit. Pekerjaan di bidang ini umumnya terbatas pada orang-orang yang memegang gelar sarjana, seringkali dengan pekerjaan pascadoktoral di lapangan.
Salah satu aspek terpenting dari farmakologi molekuler adalah memahami bagaimana obat bekerja pada basis molekuler. Untuk pasien yang menggunakan antibiotik untuk infeksi, penjelasan molekuler untuk kemanjuran obat mungkin tidak tampak terlalu penting, selama obat itu bekerja, tetapi bagi ahli farmakologi molekuler, ini penting. Seorang ahli farmakologi molekuler dapat mengetahui bagaimana obat menyerang bakteri penyebab infeksi, bagaimana bakteri mengembangkan resistensi antibiotik, dan bagaimana perusahaan obat dapat mengembangkan antibiotik baru yang menargetkan bakteri resisten antibiotik pada tingkat molekuler.
Farmakolog molekuler juga tertarik pada patologi molekuler, studi tentang proses penyakit pada tingkat molekuler. Hal ini sangat relevan dengan keganasan yang berkembang secara spontan, karena pemahaman tentang seberapa banyak keganasan yang muncul dapat menjadi bagian penting untuk mengembangkan obat yang akan menargetkan keganasan ini. Para peneliti di bidang farmakologi molekuler juga tertarik untuk mengembangkan obat yang sangat halus yang mampu menyerang keganasan dan tidak ada yang lain, sehingga mengurangi efek samping bagi pasien.
Memahami struktur molekul obat juga penting. Dari sudut pandang perusahaan farmasi, mengetahui sebanyak mungkin tentang obat mereka berguna karena dapat membantu mereka melindungi paten, mengembangkan obat serupa, mengatur keluarga obat, dan memahami tindakan obat. Bagi para peneliti, mengetahui struktur molekul obat penting untuk banyak alasan yang sama. Para peneliti juga tertarik untuk mengembangkan metode untuk memproduksi obat-obatan yang konsisten dan andal, yang memerlukan pengetahuan tentang struktur rinci obat yang mereka kerjakan.
Orang dapat mendekati bidang ini dari sejumlah sudut dalam ilmu biologi. Beberapa perguruan tinggi dan universitas menawarkan gelar farmakologi molekuler kepada siswa mereka, dan gelar ini dapat mencakup personalisasi tingkat tinggi untuk minat dan kebutuhan siswa. Secara umum, kursus dalam farmakologi molekuler mencakup topik-topik seperti biologi, anatomi, fisiologi, kimia molekuler, dan bidang lain dalam ilmu biologi.