單分子技術是可孤立或用于實驗或分析研究某一個分子。單分子研究，對比測量一個整體或大量分子，其中個體行為無法區分收集測量對比，只有一般特征才可以衡量。雖然大多數測量技術在觀察單分子還不夠靈敏，單分子熒光已成為一種探測尚不能充分理解的位于大量分子層面上，如肌球蛋白在肌肉組織或肌動蛋白絲運動，還有個體位于固體環境的細節。使用原子力顯微鏡（AFM）可以看出隱蔽三維聚合物分子構象的細節，另一個關鍵的單分子技術是單分子力譜，其中單分子（或一對分子的相互作用），通常為聚合物，是機械拉伸和彈性響應的實時記錄。
