O termo ortomolecular foi introduzido por Linus Pauling (prêmio Nobel de Química em 1954 e da Paz em 1962) na revista Science 160:265-271,1968, propondo que distúrbios mentais poderiam ser tratados pela correção de desequilíbrios ou deficiências de constituintes cerebrais tais como vitaminas e outros micronutrientes, como uma alternativa a administração de drogas psicoativas sintéticas.
Linus Pauling é considerado o pai da Biologia Molecular.
Em 1930 passou a estudar as vitaminas, defendendo o uso destas como a base bioquímica das reações celulares em todo o organismo.
Em 1945, com a monografia sobre alteração da molécula de hemoglobina na anemia falciforme, primeira doença molecular, dá início a Medicina Molecular.
Dentre as doenças moleculares podemos citar a fenilcetonúria, cujo tratamento consiste na retirada do aminoácido fenilalanina e na galactosemia que consiste na retirada do leite.
Em 1960 passou a desenvolver a Bioquímica da Nutrição.
Em 1970 extendeu o conceito Ortomolecular a medicina em geral, como sendo moléculas certas em concentrações certas, caracterizando uma abordagem de prevenção e tratamento de doenças e, alcançar a saúde baseada em ações fisiológicas e enzimáticas de nutrientes específicos, como vitaminas, minerais e aminoácidos presentes no organismo.
O equilíbrio metabólico e energético é básico a todas as especialidades médicas. Das centenas de substâncias que entram nos processos metabólicos, muitas são sintetizadas no organismo, com exceção de 45, chamadas nutrientes essenciais que deverão ser introduzidas prontas do meio externo, pela alimentação e ou suplementação.
Estes nutrientes exercem ação antioxidante que combatem os Radicais Livres (RLs).
Os RLs quando em excesso promovem o Estresse Oxidativo, com lesão celular.
A Medicina Ortomolecular propõe detectar e corrigir os desequilíbrios das funções celulares a nível bioquímico-molecular, antes que se estabeleçam as doenças, e na vigência destas, somar suas propostas aos tratamentos convencionais de forma que sejam mais eficazes, por períodos menores e com menos efeitos colaterais.
No Brasil, a Medicina Ortomolecular é representada pela Associação Brasileira de Medicina Ortomolecular.