มอเตอร์โมเลกุล (อังกฤษ: Molecular motor) คือชีวจักรกลโมเลกุลอันเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นต่อการเคลื่อนไหวในระบบต่างๆของสิ่งมีชีวิต อาจอธิบายได้ด้วยหลักการทำงานของมอเตอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่บริโภคพลังงานอย่างหนึ่งเข้าไปและเปลี่ยนพลังงานเหล่านั้นเป็นการเคลื่อนไหวเชิงกล มอเตอร์โมเลกุลถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุลจำนวนมากที่มีฐานจากโปรตีน มอเตอร์โมเลกุลเหล่านี้จะไปควบคุมพลังงานเสรีทางเคมีซึ่งถูกปล่อยมาจากปฏิกิริยาไฮโดรลิซิส (Hydrolysis) ของATP เพื่อเปลี่ยนรูปพลังงานเสรีเหล่านั้นเป็นการเคลื่อนไหวเชิงกล[1] มอเตอร์ตัวจิ๋วเหล่านี้มีประสิทธิภาพเทียบเท่าได้กับมอเตอร์หรือเครื่องยนต์อุตสาหกรรมที่สร้างขึ้นโดยมนุษย์ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมอเตอร์โมเลกุลกับมอเตอร์อุตสาหกรรมคือการที่มอเตอร์โมเลกุลต้องทำงานอยู่ในแหล่งสะสมพลังงานความร้อน (Thermal reservoir) หรือก็คือต้องการอุณหภูมิที่เหมาะสมตัวอย่างการใช้ประโยชน์จากมอเตอร์โมเลกุล อาทิในค.ศ. 2011 กลุ่มนักวิจัยได้ใช้โมเลกุลโซ่สร้างเป็นช่วงล่างแบบรถยนต์ขึ้นมาและใช้มอเตอร์โมเลกุล 4 ตัวประกอบเข้ากับช่วงล่างเหล่านั้นเพื่อทำหน้าที่เป็นล้อรถ เกิดเป็นรถนาโนที่สามารถเคลื่อนที่ไปบนพื้นผิวได้จริงโดยใช้พลังงานแสงในการขับเคลื่อน[2] หรือในค.ศ. 2016 นักวิจัยได้สร้างโมเลกุลที่มีหัวแหลมคล้ายกับสว่านขึ้นมา และนำไปติดตั้งเข้ากับมอเตอร์โมเลกุล ได้เป็นสว่านโมเลกุลที่สามารถเจาะทะลุผนังเซลล์มะเร็งในเวลาเพียงไม่กี่นาที[3]