Для обнаружения молекулярных облаков в космосе используются разные методы, например:

• Поиск по косвенным признакам. 1 Основной компонент таких облаков — молекулярный водород (H₂), который сложно обнаружить напрямую. 12 Учёные ищут другие молекулы, которые сопутствуют водороду и излучают на хорошо уловимых радио- или инфракрасных частотах. 2 Чаще всего таким маркером выступает угарный газ (монооксид углерода, CO). 2
• Исследование излучения в дальнем ультрафиолетовом диапазоне. 13 В определённых условиях молекулы водорода могут поглощать ультрафиолетовое излучение от близких звёзд и тут же переизлучать его, но уже на немного других длинах волн. 2 Этот процесс называется флуоресценцией. 2 По сути, облако начинает слабо «светиться» в ультрафиолете. 2
• Картографирование в радиолиниях. 4 Для этой цели используются линии различных молекул, которые выступают в качестве индикаторов тех или иных процессов и условий, возникающих в межзвёздной среде. 4

Для обнаружения молекулярных облаков используется специальное оборудование, например спектрограф FIMS-SPEAR, установленный на южнокорейском спутнике STSAT-1. 13