有没有可能制造一种机器，仅仅由几个分子相互连接形成？由于机器的各个部分之间既要能相互运动，又要紧密连在一起不能散架，所以，从化学的角度来讲，这就需要分子之间形成一种新的机械键，而不是像塑料的成分聚乙烯那样，由小分子通过共价键聚合成一个新的大分子。

在20世纪50-60年代，一些化学家试着将一些环状分子相互连接起来，形成一个锁链。这可以视为制造分子机器第一步。可是当时他们使用的方法过于复杂，化学反应的产率也非常小，因此进展有限。

1983年，法国化学家让-皮埃尔·索维奇（Jean-Pierre Sauvage）利用一种“借鸡下蛋”的方法解决了这个难题。他先利用铜离子吸引了一个环状分子和一个半月形分子，然后利用化学手段将另一个分子“焊接”在了半月形分子上，使它们和环状分子扣在一起，恰好形成锁链的一个环扣结构。最后，索维奇再将夹在中间的铜离子移走。利用这种方法，索维奇将化学反应的产率提高到了惊人的42%。

1994年，索维奇学会了构建一种叫做“索烃”的互锁结构，并让其中的一个环在能量的驱动下，能够绕着另一个环转动。这已经是分子机器的雏形了。不过在我们的印象中，机器中更常用到的是轮轴结构，而这项工作在同一年中由英国化学家J·弗雷泽·斯托达特爵士（Sir J. Fraser Stoddart）完成。

斯托达特以极高的产率得到了一种“轮烷”，也就是将一种环状分子以机械作用套在一根轴上。加热的时候，环状分子还可以沿着轴的方向在两个位置上前后移动，宛如一个分子梭。在之后的几年中，斯托达特用轮烷陆续研究出了分子电梯、分子肌肉和分子“计算芯片”。索维奇利用轮烷还制造了一种类似于马达的能转动的分子。不过，第一个成功研制了真正的分子马达的人是荷兰化学家伯纳德·L·费林加（Bernard L. Feringa）。

1999年，费林加巧妙地在两个分子上连上了两个甲基，使它们像棘轮一样相互咬合，只能朝一个方向转动。这样，用紫外光照一次，分子就会沿着中心转半圈，但不会倒转回来。半圈半圈地转下去，就形成了一个分子马达。经过多年优化，费林加的分子马达最快可以达到每秒1200万转。2011年时，费林加将4个分子马达装在了1个分子底盘上，造出了一个能在高度光滑的金属表面前进的分子车。利用这样的马达，费林加的团队成功地驱动了一个比马达大1万倍的玻璃圆柱。

这些研究都还很基础，用费林加的话来说，就像一百多年前莱特兄弟发明飞机时一样，看不出有什么作用。但其中蕴藏着巨大的机会，就好比后来人类发明了波音飞机和空中客车。莱斯大学的化学家詹姆斯·图尔（James M. Tour）猜测，分子机器可能最先用于制药，例如我们可以用一种分子机器打开细胞膜，向细胞中输送药物。

由于在分子机器方面的开创性贡献，索维奇、斯托达特和费林加分享了2016年诺贝尔化学奖。