Молекуля́рная рефра́кция (молярная рефракция), характеризует (как и показатель преломления $n$) способность вещества преломлять свет, но, в отличие от $n$, практически не зависит от плотности, агрегатного состояния и температуры вещества. Поэтому её можно рассматривать как некоторую константу, характерную для данного вещества. Молекулярная рефракция $R$ связывает электронную поляризуемость $\alpha_{\text{эл}}$ частиц вещества (молекул, ионов, атомов) с его показателем преломления $n$. Основная формула для молекулярной рефракции имеет вид: $\displaystyle{R = \frac{n^2 - 1}{n^2 + 1}\frac{M}{\rho} = \frac{4}{3}\pi N_{\text{A}}\alpha_{\text{эл}},}$где $M$ – молекулярная масса вещества, $\rho$ – его плотность, $N_{\text{A}}$ – число Авогадро. Эта формула эквивалентна формуле Лоренца – Лоренца, но во многих случаях более удобна для практических применений. Значения $R$ в видимой области спектра характеризуют поляризуемость электронных оболочек молекул вещества. Молекулярная рефракция имеет размерность объёма, по порядку величины совпадает с объёмом всех молекул в моле вещества. Её определение основано на измерении показателя преломления и плотности вещества. Молекулярная рефракция – величина аддитивная, т. е. $R$ сложного соединения, в том числе органического происхождения, часто можно представить как сумму «рефракций» входящих в него атомов и молекул. Свойство аддитивности молекулярной рефракции позволяет применять рефрактометрические методы для исследования структуры соединений, определения состава смесей, нахождения электрических дипольных моментов молекул, изучения водородных связей и т. п.