Một ion đa nguyên tử, còn gọi là ion phân tử, là một nhóm hai nguyên tử hoặc phức chất (không nhất thiết khác nhau) trở lên liên kết cộng hóa trị với nhau, có thể được coi là một đơn vị duy nhất và có điện tích khác không, tức nó không trung hòa về điện.Trong quá khứ, một số người gọi một ion đa nguyên tử là gốc tự do (tiếng Anh: radical). Trong thuật ngữ hiện đại, từ gốc dùng để chỉ các gốc tự do khác nhau, là những nguyên tử, phân tử hoặc ion có electron độc thân mà không nhất thiết mang điện.Một ví dụ đơn giản của ion đa nguyên tử là ion hydroxide, chứa một nguyên tử oxi và một nguyên tử hydro, với điện tích là −1, với công thức hóa học là OH−
. Một ví dụ về ion dương là ion amoni gồm một nguyên tử nitơ và bốn nguyên tử hydro, với điện tích là +1 và công thức hóa học là NH+
4.Ion đa nguyên tử thường được xét trong hóa học axit–base và sự hình thành muối.Thông thường, một ion đa nguyên tử có thể được coi là một axit hay base liên hợp của một phân tử. Ví dụ, base liên hợp của axit sulfuric (H2SO4) là anion đa nguyên tử hydro sunfat (HSO−
4). Loại bỏ đi một ion hydro cho ta anion sunfat (SO2−
4).