El rellotge molecular és un terme figuratiu per descriure una tècnica que utilitza la taxa de mutació de les biomolècules per deduir el temps en el qual dues o més formes de vida van divergir en la prehistòria. Les dades biomoleculars que s’utilitzen per a aquests càlculs solen ser seqüències de nucleòtids quan s’estudia ADN o ARN i seqüències d'aminoàcids quan s’estudien proteïnes. Els punts de referència per determinar la taxa de mutació solen ser dates fòssils o arqueològiques.
El rellotge molecular es va provar per primera vegada el 1962 sobre les variants de proteïnes de l’hemoglobina de diversos animals. Habitualment, s’utilitza en l'evolució molecular per estimar els temps d'especiació o radiació. De vegades s’anomena rellotge genètic o rellotge evolutiu.[1]