星際分子即存在於星際空間的有機分子和無機分子。 從19世紀起，天文學家們就觀測到某些跡象，表明星際空間不是一片真空。1930年，國天文學家特朗普勒（R.J. Truler，1886年－1956年）過對銀河星團的研究，證實了星際之間的確存在星際質。星際質中90%以上是氣，其餘是塵埃微粒，溫度通常在零下200攝氏度以下，用學遠鏡本觀測不到。1944年，荷蘭天文學家範德胡斯特（H.C van deHulst 1918年－）據相關理論推斷星際氫原子會發波長21釐米的電磁波。1951年，用電遠鏡果然探測到了這種輻。 由於星際質非常稀薄，天文學家們起初認為星際氣都是單個原子或離子，分子是本不可能存在的。1957年，國理學家湯斯（C.H.Townes，1915年－）指出了宇宙空間可能存在的17種星際分子，並提出探測到它們的方法。實際上，星際分子CH、CH+和CN早在幾十年前就過其在學恆星譜中的特徵譜帶被發現；而OH、H2O、H2CO、HCN、HC3N、NH3和CO等分子則是在過去幾年過其在電波段的譜線特徵被探測到。隨後，科學家們1963年在仙后座探測到了羥基（OH），1968年在銀河系中心區探測到了氨（NH3）和水，1969年發現了甲醛（HCHO）。到1991年，科學家已經陸續發現了超過100種星際分子。此外，星際H2的學探測也在近期被報道。
星際有機分子的發現有助於幫助人類瞭解星雲及恆星的演變過程，同時也增大了外星生命存在的可能，是如今天文學的分支——星際化學的基礎。近年來，星際分子形的問題重要顯著增強，這主要得益於在星際空間中探測到了多種多樣的分子種。因此它也被譽為“20世紀60年代天文學四大發現”之一。
星際有機分子主要存在於星際介質中，特別是在集的分子云以及環繞原恆星、被稱為熱核或熱星雲的區域。
星際有機分子的研究是三大基礎理論（天演化，生命起源與質結構）研究的一個重要叉點。地球到底是不是宇宙中唯一存在高階生命的天，這個問題是不能輕易地下結論的。因而需要深研究各種型別的星際有機分子，去獲取更多與更可靠的宇宙資訊。 星際有機分子和類星，脈衝星，宇宙微波背景輻構了二十世紀六十年代天文學的四大發現。早在幾十年前，星際分子CH、CH+、CN等已過學恆星譜被發現。近年來，過電波段，又陸續探測到OH、H2O、H2CO、HCN、HC3N、NH3、CO等多種分子，而H2則過學探測被發現。加拿大河茨拜格天理研究所的學者們在金牛座的星際雲中發現了一種九個原子的有機分子，分子式為HC7N，分子量達99。這種含有長碳鏈的直鏈分子，結構比較複雜，接近於有機化合，至今（2010年），地球上天然化合中尚沒有發現它的存在。
後來，英國化學家克羅託等人在1977年5月用人工方法合了它。後來，加拿大阿爾貢天文臺報道，又發現了一種十一個原子的星際分子氰基辛炔HC9N。結構式為：HC≡C－C≡C－C≡C－C≡C－C≡N。這是人類所發現的最重的星際有機分子，它的分子量已達到123。當前，對富含複雜有機分子的‘熱核’的觀測為研究重點。熱核是有富有機分子輻的分子云核，有高溫氣和緻結構特徵。目前在星際空間中探測到的有機分子，絕大部分在熱核中，因此熱核堪稱高效的宇宙‘化工廠’。重點考察了其中3種複雜有機分子——含氮有機分子乙基氰、含氧有機分子甲酸甲酯和甲醇。該研究首次系統地發現熱核中普遍存在的氮氧分離現象，這為開展地球‘碳虧損’研究提供了依據。當然，隨著科學的發達，星際有機分子的記錄還會不斷重新整理。
星際有機分子主要存在於星際介質中的集分子云，以及圍繞原恆星、被稱為熱核或熱星雲的區域。這些區域是宇宙中高效的“化工廠”，絕大多數在星際空間探測到的複雜有機分子都存在於熱核中。
星際分子過其產生的特徵譜被探測。早期發現的分子如CH、CH+、CN是過它們在學波段的吸收譜線在恆星譜中被識別的，而近年來發現的大量分子如OH、H2O、HCN、NH3、CO等則主要過它們在電波段的譜線特徵被探測到。某些複雜有機分子如乙基氰、甲酸甲酯、甲醇的譜線通常在較高度和溫度條件下才能被激發，因此它們常作為熱核分子探針使用。
星際空間中的複雜有機分子與恆星形、生命起源等重大問題息息相關。開展宇宙複雜有機分子研究，對富含有機分子的熱核進行觀測，是研究天化學、大質量恆星形及宇宙生命起源的基礎。熱核是有富有機分子輻的分子云核，有高溫氣和緻結構特徵。目前在星際空間中探測到的有機分子，絕大部分在熱核中，因此熱核堪稱高效的宇宙“化工廠”。由於星際空間中複雜有機分子與生命前化學息息相關，開展宇宙複雜有機分子研究可以增進人們對天化學的理解，進而為大質量恆星形、宇宙生命起源研究提供有力支撐。
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