星际有机分子（Interstellar molecules）即存在于星际空间的有机分子。星际有机分子的发现有助于帮助人类了解星云及恒星的演变过程，同时也增大了外星生命存在的可能性，是天文学的分支——星际化学的基础。因此星际有机分子与类星体、脉冲星、微波背景辐射被称为20世纪60年代天文学“四大发现”。

星际分子即存在于星际空间的有机分子和无机分子。 从19世纪起，天文学家们就观测到某些迹象，表明星际空间不是一片真空。1930年，美国天文学家特朗普勒（R.J. Trumpler，1886年－1956年）通过对银河星团的研究，证实了星际之间的确存在星际物质。星际物质中90%以上是气体，其余是尘埃微粒，温度通常在零下200摄氏度以下，用光学望远镜根本观测不到。1944年，荷兰天文学家范德胡斯特（H.C van deHulst 1918年－）根据相关理论推断星际氢原子会发射波长21厘米的电磁波。1951年，用射电望远镜果然探测到了这种辐射。 由于星际物质非常稀薄，天文学家们起初认为星际气体都是单个原子或离子，分子是根本不可能存在的。1957年，美国物理学家汤斯（C.H.Townes，1915年－）指出了宇宙空间可能存在的17种星际分子，并提出探测到它们的方法。随后，科学家们1963年在仙后座探测到了羟基（OH），1968年在银河系中心区探测到了氨（NH3）和水，1969年发现了甲醛（HCHO）。到1991年，科学家已经陆续发现了超过100种星际分子。

星际有机分子的发现有助于帮助人类了解星云及恒星的演变过程，同时也增大了外星生命存在的可能性，是如今天文学的分支——星际化学的基础。因此它也被誉为“20世纪60年代天文学四大发现”之一。

星际有机分子的研究是三大基础理论（天体演化，生命起源与物质结构）研究的一个重要交叉点。地球到底是不是宇宙中唯一存在高级生命的天体，这个问题是不能轻易地下结论的。因而需要深入研究各种类型的星际有机分子，去获取更多与更可靠的宇宙信息。 星际有机分子和类星体，脉冲星，宇宙微波背景辐射构成了二十世纪六十年代天文学的四大发现。加拿大河茨拜格天体物理研究所的学者们在金牛座的星际云中发现了一种九个原子的有机分子，分子式为HC7N，分子量达99。这种含有长碳链的直链分子，结构比较复杂，接近于有机化合物，至今（2010年），地球上天然化合物中尚没有发现它的存在。

后来，英国化学家克罗托等人在1977年5月用人工方法合成了它。后来，加拿大阿尔贡天文台报道，又发现了一种十一个原子的星际分子氰基辛炔HC9N。结构式为：HC≡C－C≡C－C≡C－C≡C－C≡N。这是人类所发现的最重的星际有机分子，它的分子量已达到123。当然，随着科学的发达，星际有机分子的记录还会不断刷新。

以下依照原子的数目编组，列出在星际物质中被检测出的分子，如果在分子的字段中是空白的，表示只有离子的形式被检测出来。在科学文献中未被确定的，那个位置也会留空。