Molecuulformules die ook empirische formules zijn, vertegenwoordigen verbindingen waarin alle atomen van hetzelfde element op dezelfde manier gebonden zijn. Voorbeelden hiervan zijn methaan (CH₄) en water (H₂O), waarbij respectievelijk alle koolstofatomen gebonden zijn aan vier waterstofatomen en alle waterstofatomen gebonden zijn aan één zuurstofatoom. Verbindingen met verschillende molecuulformules maar dezelfde empirische formule worden daarentegen isomeren genoemd. Zowel ethanol (C₂H₆O) als dimethylether (C₂H₆O) hebben bijvoorbeeld dezelfde empirische formule (CH₃O), maar ze hebben verschillende moleculaire structuren en eigenschappen.