分子科学与工程专业培养适应国家发展需要的，具有良好人文素质和宽广深厚的化学、化工基础，具有较强的创新意识、基础科学研究能力和功能性化学新产品研发与产业化能力，德、智、体、美全面发展的复合型高素质人才。
开设思路，该专业的基本办学思路是：（1）发挥优势：即结合南开大学化学学科的优势和天津大学化工学科的优势；（2）突出创新：该专业既不同于传统的化学、化工类专业，更非化学与化工专业的简单加和，它注重用分子层次的理论和知识解决化学以及相关的环境、材料和生命科学的问题，同时立足于国家亟待发展的功能性化学新产品研究、开发与产业化的需求，优化化学与化工教学内容，增添新的交叉学科知识；（3）培养高层次人才：即培养适应国家发展需要的，具有良好人文素质和宽广深厚的化学、化工基础，具有较强的创新意识、基础科学研究能力和功能性化学新产品研发与产业化能力，德、智、体、美全面发展的复合型高素质人才。
分子科学与工程专业主干课程，化学类课程：无机化学，有机化学，分析化学，物理化学，结构化学，仪器分析与技术，生物化学，高分子化学，高分子物理，高等无机化学，高等有机化学，无机材料化学；
化工类课程：化工原理，化工热力学，化学反应工程，绿色化学工艺学，化工设计，生物化工，化工分离工程，环境化工，化工安全与环保，功能材料物理性能，功能高分子材料，药物分析，材料物理性能、材料结构分析等。
