概ね太陽質量の1万倍程度以上の質量を持つ分子雲のことを指す。英語名の頭文字を使ってGMCと表記することがある。

分子雲中の一酸化炭素（CO）が出す電波輝線、CO（J=1-0）輝線、で観測されることが多い。多くの巨大分子雲では大質量星を伴う星団が形成されている。最も近傍の巨大分子雲はオリオンA分子雲である。