En chimie et en biologie, une macromolécule est définie comme une molécule avec un très grand nombre d'atomes. Les macromolécules ont généralement plus de 100 atomes composants. Les macromolécules présentent des propriétés très différentes des plus petites molécules, y compris leurs sous-unités, le cas échéant.
En revanche, une micromolécule est une molécule qui a une petite taille et un poids moléculaire.
Le terme macromolécule a été inventé par le lauréat du prix Nobel Hermann Staudinger dans les années 1920. À l'époque, le terme "polymère" avait une signification différente de celle d'aujourd'hui, sinon il aurait pu devenir le mot préféré.
La plupart des polymères sont des macromolécules et de nombreuses molécules biochimiques sont des macromolécules. Les polymères sont constitués de sous-unités, appelées mers, qui sont liées par covalence pour former des structures plus grandes. Les protéines, l'ADN, l'ARN et les plastiques sont tous des macromolécules. De nombreux glucides et lipides sont des macromolécules. Les nanotubes de carbone sont un exemple de macromolécule qui n'est pas un matériau biologique.