โมเลกุลไฮเพอร์เวเลนต์ (อังกฤษ: hypervalent molecule) หมายถึง โมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุหมู่หลักอย่างน้อย 1 อะตอมที่มีอิเล็กตรอนในชั้นเวเลนซ์มากกว่าแปด ตัวอย่างโมเลกุลไฮเพอร์เวเลนต์ ได้แก่ ฟอสฟอรัสเพนตะคลอไรด์ (PCl5) ซัลเฟอร์เตตระฟลูออไรด์ (SF4) ซัลเฟอร์เฮกซะฟลูออไรด์ (SF6) ซีนอนเตตระฟลูออไรด์ (XeF4) เป็นต้น