星間ガスの一種で、主たる成分が水素分子のもの。典型的な密度は3×10³ cm^-3で、温度は 10 K 程度。分子ガスは星間空間では比較的局在していると考えられており、星間分子雲を形成しているといわれている。水素以外にもさまざまな分子が含まれており、一酸化炭素、一酸化ケイ素、一硫化炭素などの2原子分子のほか、ガスが比較的濃いところでは、シアン化水素、アンモニア、メタノール、ジメチルエーテル、蟻酸などの簡単な分子、さらにはHC₅Nなどの直線炭素鎖分子などさまざまな分子が発見されている。分子雲の典型的な温度では水素は電磁波を発しないため、一酸化炭素分子が放つ電波輝線によってその有無を調べるのが標準的である。