Galvenā atšķirība starp lineārajām un nelineārajām molekulām ir tā, ka lineārajām molekulām ir ķīmiska struktūra, kas atrodas taisnā līnijā, savukārt nelineārajām molekulām ir zigzaga vai savstarpēji saistīta ķīmiska struktūra.
Visas mums zināmās molekulas var iedalīt divos veidos kā lineāras molekulas un nelineāras molekulas atkarībā no molekulas formas. Ja molekulas ķīmiskajai struktūrai ir lineāra ģeometrija, kas, šķiet, ir taisna, tad tā ir lineāra molekula. Visas pārējās molekulas tiek klasificētas kā nelineāras molekulas.