Genetika molekular merupakan cabang genetika yang mengkaji bahan genetik dan ekspresi genetik di tingkat subselular (di dalam sel). Subjek kajiannya mencakup struktur, fungsi, dan dinamika dari bahan-bahan genetika serta hasil ekspresinya.
Seringkali genetika molekular disamakan dengan biologi molekular. Hal ini tidak sepenuhnya bisa disalahkan, karena (1) biologi molekular lahir dari kajian genetika dan (2) keduanya memakai teknik-teknik analisis yang sama. Sampai sekarang pun genetika molekular masih merupakan kajian biologi molekular yang terpenting. Namun sekarang dapat dilihat bahwa biologi molekular telah merambah bidang biologi lain, khususnya fisiologi dan ekologi, dalam arti teknik-teknik biologi molekular dipakai untuk menjelaskan gejala-gejala fisiologi dan ekologi.
Genetika molekular berkembang di tahun 1930-an ketika teknik kristalografi sinar-X dikembangkan untuk mendeskripsi biomolekul. Namun umumnya orang menyebut kelahiran ilmu ini sejak publikasi model struktur DNA oleh James D. Watson dan Francis Crick (1953) di majalah Nature, berdasarkan foto-foto difraksi sinar-X dari kristal DNA yang dibuat Rosalind Franklin.
