يشير مصطلح التهجين الجزيئي إلى عملية تشكيل هجين جديد من الأوربيتالات الذرية المتاحة في جزيئة معينة. يتم تنفيذ هذه العملية عن طريق خلط الأوربيتالات الفردية المعنية معًا، وتحريكها لتنشأ أوربيتالات جديدة تتميز بخصائص هجينة.
تستخدم عملية التهجين الجزيئي على نطاق واسع في الكيمياء الحيوية والكيمياء الصناعية. في الكيمياء الحيوية، التهجين الجزيئي يلعب دوراً هاماً في مجالات مثل عملية تشكيل البروتينات وعملية تعقيد الدنا والرنا، بينما في الكيمياء الصناعية يمكن استخدامه لتحسين كفاءة العمليات الصناعية وتقليل التلوث.
