Eine molekulare Maschine oder Nanomaschine ist eine beliebige Gruppe von Molekülen, die als Reaktion auf spezifische Reize (Input) mechanische Bewegungen (Output) erzeugen. Der Begriff ist in der Nanotechnologie gebräuchlich, wo eine Reihe komplexer molekularer Maschinen vorgeschlagen wurde, die eine Möglichkeit zur Herstellung eines "molekularen Assemblers" darstellen könnten. Molekulare Maschinen lassen sich in zwei große Kategorien einteilen: synthetische und biologische.
Der Nobelpreis für Chemie 2016 ging an Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart und Ben Feringa für das Design und die Synthese von molekularen Maschinen.
