Gastronomi molekul (molecular gastronomy) adalah kajian saintifik mengenai gastronomi atau lebih lengkapnya adalah cabang ilmu yang mengkaji perubahan fisiokimia dari bahan makanan semasa proses memasak dan fenomena deria apabila dimakan.[1] Ilmu ini disifatkan dengan penggunaan kaedah saintifik untuk memahami dan mengawal perubahan molekul, fisiokimia, dan struktur yang terjadi pada makanan pada tahap pembuatan dan pengambilan.[1] Perkataan "molekul" dalam gastronomi molekul merujuk kepada ilmu biologi molekul yang mengkaji bahan-bahan masakan hingga peringkat molekul.[2] Maka, kaedah saintifik yang digunakan meliputi pengamatan mendalam, pembuatan dan ujian hipotesis, eksperimen terkawal, objektiviti sains, dan kebolehulangan eksperimen[2]. Perlu diperhatikan bahawa gastronomi molekul tidak sama dengan jenis atau gaya memasak. [3]Istilah lain yang digunakan untuk merujuk kepada gastronomi molekul adalah masakan avant-garde di mana avant-garde berasal daripada perkataan advance guard yang secara harfiah bererti barisan hadapan tentera yang menuju ke medan perang.[4] Istilah tersebut digunakan untuk menggambarkan disiplin ilmu yang telah melepasi batasan-batasan yang dianggap normal, contohnya kerana penemuan teknik baru atau kegunaan lain daripada teknik yang sudah sedia ada.[4]