分子超激发态（molecular superexcited state），理学-化学-物理化学-分子反应动力学-电子能谱，分子的激发态处于电离能之上的态。分子超激发态产生于能量较高的光辐射过程及核辐射过程等。分子超激发态一般不稳定，能通过多个路径发生衰变，如变为离子（自电离），变为离子碎片和一个中性碎片（电离解离），解离成中性碎片（预解离）和解离成为一个正离子和负离子（离子对解离）等。分子超激发态一般为分子里德伯态（有一个电子处于分子价电子轨道外，分子电子状态可以理解为一个离子壳加一个外层电子），其离子壳为振动-转动激发态或电子激发态；其衰变就是由于激发态的离子与外层电子的相互作用引起的。如氧气在波长为70纳米的光照射下会直接电离，但也可以产生氧气分子超激发态，超激发态可以衰变为一个氧气离子、两个中性氧原子和一个氧正离子和氧负离子等。