化學中的分子內描述了限制在單個分子結構內的過程或特征，限制在單個分子范圍內的性質或現象。

• 分子內氫化物轉移（氫陰離子在同一分子內從一個部分轉移到另一個部分）
• 分子內氫鍵（同一分子的兩個官能團之間形成的氫鍵）
• ω-鹵代烷基胺和醇的環化分別形成相應的飽和氮和氧雜環（同一分子內的SN2反應）

在分子內有機反應中，兩個反應位點包含在一個分子內。這產生了非常高的有效濃度（導致高反應速率），因此，許多分子內反應不會在兩種化合物之間發生分子間反應時發生。分子內反應的例子有Smiles重排、Dieckmann縮合和Madelung合成。

與類似的分子間過程相比，分子內反應，尤其是導致形成5元和6元環的反應更快。這主要是由于達到環形成過渡態的熵成本降低以及不存在與這些尺寸的環形成相關的顯著應變的結果。對于通過不同系鏈長度的底物的環化形成不同的環尺寸，反應速率的順序（用于形成n元環的速率常數kn）通常為k5>k6>k3>k7>k4，如下所示一系列ω-溴烷基胺。這種有點復雜的速率趨勢反映了這些熵和應變因素的相互作用：對于“小環”（3元和4元），緩慢速率是在過渡態經歷的角應變的結果。盡管三元環更緊張，但由于離去基團和親核試劑在前者中的接近，氮丙啶的形成比氮雜環丁烷的形成更快，這增加了它們以反應構象相遇的可能性。同樣的推理也適用于“無應變環”（5元、6元和7元）。“中等大小的環”（8至13元）的形成是特別不利的，因為熵成本越來越不利，而且由于環上的空間相互作用而額外存在跨環應變。最后，對于“大環”（14元或更高），速率常數趨于平穩，盡管細節可能有所變化，但總體趨勢適用于各種分子內反應，包括自由基介導和（在某些情況下）過渡金屬催化的過程。

束縛分子內[2+2]反應需要通過分子內2+2光環加成形成環丁烷和環丁酮。束縛確保形成多循環系統。系鏈的長度影響[2+2]反應的立體化學結果。束縛[2+2]反應已被用于合成具有有趣的環系統和拓撲結構的有機化合物。例如，EJCorey及其同事在1988年利用[2+2]光環化在銀杏內酯B中構建了三環核心結構。

在稱為分子系鏈的利基概念中，分子間反應可以通過用系鏈錨定兩個反應而暫時在分子內進行，并具有與之相關的所有優勢。常用的系鏈選擇包括碳酸酯、硼酸酯、甲硅烷基醚或甲硅烷基縮醛鍵（硅系鏈），它們在許多有機反應中相當惰性，但可以被特定試劑裂解。這種策略發揮作用的主要障礙是為系鏈選擇合適的長度，并確保反應基團彼此之間具有最佳方向。一個例子是烯烴和炔烴通過甲硅烷基醚連接在一起的Pauson-Khand反應。在這個特定的反應中，通過索普-英戈爾德效應在硅原子上放置異丙基基團，有效地降低了將反應基團聚集在一起的束縛角。當這些龐大的基團被較小的甲基取代時，不會發生反應。另一個例子是光化學[2+2]環加成反應，其中兩個烯烴基團通過硅縮醛基團（外消旋，另一種對映異構體未描繪），隨后被TBAF裂解產生內二醇。沒有系繩，就會形成外異構體。