สวิตช์โมเลกุล (อังกฤษ: molecular switch) เป็นโมเลกุลที่สามารถเปลี่ยนกลับไปกลับมา ระหว่างสภาพที่เสถียรสองอย่างหรือมากกว่านั้น[1]โมเลกุลอาจเปลี่ยนระหว่างสภาพต่าง ๆ เพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อมเช่น การเปลี่ยนแปลงของความเป็นกรดด่าง แสงสว่าง อุณหภูมิ กระแสไฟฟ้า สิ่งแวดล้อมจุลภาค หรือเมื่อมีลิแกนด์ในบางกรณี จะต้องมีสิ่งเร้ามากกว่าหนึ่งอย่างรูปแบบเก่าแก่ที่สุดของสวิตช์โมเลกุลที่สังเคราะห์ขึ้นก็คือ สารชี้บอกความเป็นกรดด่าง (pH indicator) ซึ่งแสดงสีต่าง ๆ ตามระดับความเป็นกรดด่างในปัจจุบัน สวิตช์โมเลกุลแบบสังเคราะห์ที่ได้รับความสนใจอยู่ในสาขานาโนเทคโนโลยี เพื่อใช้กับคอมพิวเตอร์ระดับโมเลกุล หรือระบบการส่งยา (ไปยังอวัยวะ/โครงสร้างที่เป็นเป้าหมาย) ที่สามารถแสดงผล[2]สวิตช์โมเลกุลเป็นเรื่องสำคัญในชีววิทยา เพราะการทำงานทางชีวภาพหลายอย่างอาศัยมัน ยกตัวอย่างเช่น allosteric regulation (การควบคุมเอนไซม์โดยให้จับกับหน่วยปฏิบัติงานที่จุดยึดซึ่งไม่ใช่จุดแอ๊กถีฟ) และการเห็นมันยังเป็นตัวอย่างง่ายสุดของจักรกลโมเลกุล