单分子示踪（single-molecule tracking），理学-化学-物理化学-生物物理化学-单分子示踪，使运动中的待测分子长时间置于观察视野内以进行延时观测的一种实验方法。通常用于观测缓冲溶液或者活体细胞中标记有荧光标签的生物大分子，还可以用于观测单个分子的运动轨迹、扩散系数或者其与其他分子的相互作用过程。在实验方法上，单分子示踪的原型为二维平面上根据荧光发射强弱变化导入反馈信号来挪动观测平台。这一类算法早期是应用在细胞、细菌等较大的对象上。当示踪的对象由较大的细胞尺度缩小到一般生物大分子上，由于扩散速度急剧增加，对于反馈算法和平台操作都挑战了硬件的极限。当示踪的操作由二维推展到三维空间时，以荧光成像方法为主的被动式示踪可以使用在第三个维度上些微失焦的方法，以光强变化的不对称性来判别在第三个维度上的方向的变化，再将演算结果反馈到压电平台z轴的操作方法。用这样的方法已经成功地追踪病毒等大型生物分子，并且可以结合例如双光子等其他成像方法进行原位追踪观测。除了上述方法，也有利用电场对抗实时布朗运动来钳制待测分子的主动式示踪方法。