直接分子动力学（direct molecular dynamics），理学-化学-物理化学-计算与理论化学，将量子化学计算和分子动力学方法无缝结合起来，模拟各类化学体系中的平衡和非平衡动力学过程的理论方法。理论方法概述在传统的分子动力学模拟中，体系的势能通常用解析的函数形式表示。函数中的参数是在动力学模拟之前，通过对实验数据或者高精度电子结构计算的结果进行拟合获得。对于高维体系，使用复杂的函数形式进行多参数的拟合，来获得具有合适精度的势能面是非常困难的。直接分子动力学，无须预先构建势能面，而是在动力学轨迹的每一个时间点，取出相应的分子结构，通过量化计算获得势能、梯度等相关信息，然后将其带入动力学方程求解体系下一个时间的分子结构，从而获得体系随时间演化的动力学过程。该模拟方法将量化计算与分子动力学模拟直接结合起来，避免了预先建立势能面的困难。同时，该方法直接使用了量化计算的势能面，因此可以较好地描述一些传统分子动力学很难模拟的问题，比如化学键的生成和断裂，以及电子激发态上的动力学过程。