分子动力学是一套分子模拟方法，它主要依赖牛顿力学来模拟分子体系的运动。该方法通过模拟分子、原子在一定时间内运动状态的变化，以动态观点考察系统随时间演化的行为。通过数值求解牛顿运动方程，可以得到分子、原子的轨迹。通常，势能（或其对笛卡尔坐标的一阶偏导数，即力）由分子间相互作用势能函数、分子力学力场或从头算给出。
在确定起始构型之后，需要赋予构成分子的各个原子速度，这一速度是根据波尔兹曼分布随机生成的，以确保体系温度的恒定。分子动力学方法可以在由分子体系的不同状态构成的系综中抽取样本，从而计算体系的构型积分，进一步以构型积分的结果为基础计算体系的热力学量和其他宏观性质。
分子动力学是在20世纪50年代由物理学家提出，如今广泛应用于物理、化学、生物体系的理论研究中。它不仅用于分析原子和分子的物理运动，还常常作为研究复杂体系热力学性质的采样方法。此外，分子动力学还可以结合量子效应进行处理，例如采用波包近似处理或量子力学的费恩曼路径积分表述方式。
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