Der Begriff Molekularsieb im Wortsinn beschreibt Feststoffe, die in der Lage sind, Stoffgemische in flüssigem oder gasförmigem Zustand durch unterschiedliche Wechselwirkungen der darin enthaltenen Komponenten mit der jeweiligen Feststoffoberfläche von einander zu trennen, gleichsam "auseinander zu sieben". Über diese Fähigkeit verfügen eine ganze Reihe von Materialien; jedoch wird der Begriff Molekularsieb oft ausschließlich für auf der Stoffklasse der sogenannten Zeolithe basierende Materialien verwandt.

Der Begriff "Zeolith" wurde 1756 durch den schwedischen Mineralogen und Chemiker Baron Axel Fredrik Cronstedt geprägt, der die beim Erhitzen des Minerals Stilbit beobachtete Wasserabgabe mit dem Verhalten eines "siedenden Steins" beschrieb [griech.: ζέω (zeō - Sieden), λίθος (lithos - Stein]. Zeolithe sind natürlich vorkommende oder synthetische kristalline Gerüstalumosilikate, bei denen in regelmäßiger Anordnung über Ecken verknüpfte SiO₄- und AlO₄-Tetraeder Festkörper mit mehrdimensionalen, hochdefinierten Porensystemen in molekularem (sub-nano) Maßstab, einer großen "inneren" Oberfläche sowie einem bestimmten Gehalt an frei beweglichen Kationen ausbilden. Diese Porensysteme im Zusammenwirken mit einer speziellen Oberflächenchemie sowie einer speziellen Verteilung der Kationen im Festkörper verleihen zeolithischen Molekularsieben die Fähigkeit, zwischen Molekülen unterschiedlicher Größe und chemisch-physikalischer Beschaffenheit unterscheiden zu können. Aus diesem Grund sind sie u.a. hervorragend geeignet zur hochselektiven Stofftrennung ("Molekülsiebung") und/oder Stoffumwandlung durch adsorptive und katalytische Prozesse.