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料理の過程で食材の変化の仕組みを分析、解明し、調理技術とガストロノミー上の現象を科学の視点から社会的、芸術的、技巧的な要素で解明するものである。

料理を科学的見地から解析、分析し、これまで経験や勘で伝承されていた調理法の暗黙知の部分を形式知化させることで、曖昧に伝わっていた味覚、風味、食感などが形式化され、今後、食に関係するあらゆる分野（調理法の改善、調理時間の短縮、食材の保存、食材の活用、新規食材や新料理の出現、新規調理器具等の開発）での応用が期待される。

分子ガストロノミーの研究を通じて得られた情報は、調理中におこる事柄の様々な理由、例えばスフレがどうして膨らむのか等を説明し、料理人が調理を改善するのに応用することができる。料理人がこの知識を得ていれば、調理中の食材の変質を裏付ける科学に基づいて、スフレが膨らむのに最適な条件を整えることが可能になる[4]。

既存の料理の疑問に答えるほかにも、分子ガストロノミーは新たな技法やレシピ、料理の創作にも大いに貢献する。例えば、大抵の料理人は融かしたチョコレートが凝固の段階でベタつく原因になるので、水は大敵だと教えられている[5]。分子ガストロノミーに照らせば、水とチョコレートの割合が適切ならば、他の材料を全く使わずにチョコレート・ムースが作れることが分かる[6][7]。

社会的、芸術的側面（例えば食材の調達と配膳が人にどのように影響を与えるのか）に加えて科学の観点から食材と調理の仕組みが解明されたことで、料理人は食材の魅力を引き出し、料理の美味しさを引き立てることができるようになった。

これらは分子ガストロノミーの典型的な成果で、調理と食事の楽しみを高めるだけでなく、何世代にもわたる料理に関する迷信を払拭して科学的に正しい知識をもたらした。[3]。

分子ガストロノミーが調理に関する研究である以上、研究に調理が伴う。そのため分子ガストロノミーが科学を理解する料理人の料理や調理方法を指す用語と間違われることも多く、日本語では分子料理法と誤訳されることも少なくない。だが料理人は一般には科学者ではないし、その料理も科学以上に技能や創造性、工芸技術、技巧、気質、技や伝統、その他のものによるところが大きいからである。