ثلاث طرق تجريبية رئيسية تستخدم في الفيزياء الجزيئية

الميطافية الجزيئية molecular spectroscopy، الحيود diffraction، وميطافية الرنين المغناطيسي النووي NMR ورنين برم الالكترون ESR. في الميطافية الجزيئية تستخدم اطوال موجية واسعة لذلك يمكن تقسيمها الى ميطافية بصرية وميطافية تحت الحمراء وميطافية الموجات الدقيقة الى ميطافية رامان. علما ان طرق الميطافية تساعد على ايجاد الطاقات الجزيئية، فمثلا من اطياف الموجات الدقيقة، تحت الحمراء البعيدة، واطياف رامان عالية الدقة يمكن ايجاد حالات الطاقة الدورانية بينما موجات تحت الحمراء القريبة تساعد في ايجاد حالات الطاقة الاهتزازية وبالطيف المرئي وفوق البنفسجية يمكن ايجاد حالات الطاقة الالكترونية.

وفي طرق الحيود يمكن دراسة التركيب الجزيئي للمواد الصلبة وحيود الاشعة السينية يستخدم لايجاد المسافات بين الذرات للجزيئات التي عددها الذري كبير وحيود الالكترونات يستخدم لدراسة جزيئيات الغازات وسطوح المواد الصلبة والاغشية الرقيقة للمواد الصلبة، وحيود النيترونات يستخدم لدراسة الجزيئيات التي عددها الذري قليل.

وتعد ميطافية NMR من التقنيات الاساسية التي تستخدم الخواص المغناطيسية لبعض النوى للحصول على المعلومات التركيبية والالكترونية والكيميائية والفيزيائية للجزيئات وفي ميطافية ESR يستخدم التآثر بين مجال مغناطيسي خارجي وبرم الالكترون لتعريف الجزيئات التي لها طيف امتصاص مميز.

وبالإضافة الى الطرق الرئيسية الثلاث الآنفة الذكر توجد طرق الحزمة الجزيئية لدراسة جزيئات معزولة والتصادمات الجزيئية المسيطر عليها، ميطافية موجد الراديو الحديثة لدراسة التركيب الدقيق للنوى الجزيئية، ميطافية الليزر والميزر عالية الدقة جدا high resolution laser & maser spectroscopy ، ميطافية شبكية العزل matrix isolation spectroscopy طرق الديناميكا الحرارية، الطرق الصوتية، والقياسيات العيانية macroscopic وفي القياسات العيانية يجري قيايس الخواص العيانية مثل ثابت العزل الكهربائي، الاستقطاب البصري، والانكسار الضوئي الجزيئي.