单原子分子有3个自由度。自由度（degreeoffreedom，df）指的是计算某一统计量时，取值不受限制的变量个数。通常df=n-k。其中n为样本数量，k为被限制的条件数或变量个数，或计算某一统计量时用到其它独立统计量的个数。自由度通常用于抽样分布中。

单原子分子是由一个原子就可以形成物质，一般来说只有稀有气体，因为他们在每周期的最后位置自身满足八电子（除He最外层为二电子结构）结构。除稀有气体外，有些元素在特定条件下也能形成单原子分子，如原子氢。