Der Begriff stammt zum einen aus dem griechischen orthós ορθός = „richtig, gut, passend“ und aus dem lateinischen molecula = „kleiner Baustein“ und aus diesen zwei Begriffen ergibt sich bereits der Sinn der Orthomolekularen Medizin:
Die richtigen Bausteine zur richtigen Zeit – für einen gesunden Organismus.

Mindestens 45 orthomolekulare Mikronährstoffe sind für den Menschen lebensnotwendig. Ihr Zusammenspiel ist ein komplexes Geschehen, das den Organismus beim Fehlen einziger dieser Mikronährstoffe aus dem Gleichgewicht bringen kann.

Linus Carl Pauling, Träger des Chemie- und Friedensnobelpreises (*1901- † 1994) hat diese alternative Therapieform erstmals der Öffentlichkeit benannt und definierte sie mit den Worten:
„Die Erhaltung guter Gesundheit und Behandlung von Krankheiten durch die Veränderung der Konzentrationen von Substanzen im menschlichen Körper, die normalerweise im Körper vorhanden und für die Gesundheit erforderlich sind.“

Es geht also um Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente, essentielle Fettsäuren, Aminosäuren und andere Vitalstoffe in hoher Dosierung, gar bis hin zur Überdosierung der, von der Weltgesundheitsorganisation oder der Deutschen Gesellschaft für Ernährung, empfohlenen Tagesmenge.

Zum einen beruht die Theorie dieser Lehre auf der Annahme, daß der Mensch sich heute über die alleinige Zufuhr von Lebensmitteln nicht mehr gesund-erhalten kann, da kaum ein Obst oder Gemüse noch natürlich bis zur Vollreife aufwächst um alle Vitamine und Mineralstoffe in sich tragen zu können und auch durch Lagerung, lange Importwege und letztlich durch die Zubereitungsart nur noch kleinste Anteile von ursprünglichen Stoffen erhalten sind.

Zum anderen werden in der Orthomolekulartherapie teilweise sogenannte „Megavitaminkuren“ eingesetzt. Dabei werden die Richtwerte um das 100- bis 1000-fache überschritten. Bekannt sind diese Kuren unter anderem bei Neurodermitis (mit mehrmonatiger Hochdosierung von Vitamin E) oder als ergänzende Therapie bei Krebs (Vitamin C).
Linus Pauling setzte hochdosierte Vitamin B Kuren im Jahre 1968 erstmals in der Psychiatrie ein zur Behandlung von Schizophrenie, Depressionen und Neurosen.

Die Wirksamkeit dieser Methode gilt bisher nicht als wissenschaftlich anerkannt.