Dalam suatu tindak balas dwimolekul, dua molekul bertumbukan dan saling bertukar tenaga, atom atau gugusan masing-masing.[1]

Tindak balas ini dapat dijelaskan melalui persamaan

A + B ⟶ P {\displaystyle {\ce {A + B -> P}}}

yang merujuk pada tindak balas hukum kedua: d [ A ] d t = − k r [ A ] [ B ] {\displaystyle {\frac {d[{\ce {A}}]}{dt}}=-k_{r}{\ce {[A][B]}}} .

Di sini, kelajuan tindak balas ini setaraf dengan kelajuan ketika reaktan berada bersama. Contoh dari Tindak balas bimolekular adalah substitusi nukleofilik jenis SN2 pada metil bromida oleh ion hidroksida:[3]

CH 3 Br + OH − ⟶ CH 3 OH + Br − {\displaystyle {\ce {CH3Br + OH^- -> CH3OH + Br^-}}}