在辐射化学、光化学、空间物理和天体物理等众多的研究领域中，超激发态分子越来越受到关注。本论文从本质上研究了超激发态的构成、制备、衰变等方面内容。首先，率先使用了一种用强激光制备超激发态的新方法，和同步辐射具有一致的效果，好处是可以进行时间分辨实验。其次，提出了超激发态衰变的离子实模型，在这个模型的基础上，得到了超激发态的势能曲线。再次，选取了三个代表性分子，从实验和理论两个方面研究了超激发态SO2及其离子对解离，超激发态NO、H2及其中性解离。总之，通过本项研究，把对分子的超激发态的认识，推向了一个新的高度。　　 使用四波混频所产生的可调谐极端紫外激光(XUV)以及离子成像技术，研究了在激发能量14.87-15.15 eV的区域内，SO2分子的超激发态及其离子对解离。首次从实验上获得了高分辨的O-离子激发光谱、解离碎片O-的径向分布和角度分布图。利用量子化学计算，得到了SO2分子的离子对态的电子组态、几何构形以及势能曲线。结果表明，超激发态SO2分子的解离是一个快速的预解离。　　 利用强激光的多光子激发，研究了超激发态NO分子的中性解离过程。通过荧光光谱方法检测到了处于激发态的N和O的中性碎片。理论上，采用离子实解离模型，建立了NO分子的超激发态势能曲线。在这些势能曲线的基础上，提出了直接解离和预解离两种解离过程，分别对应生成N*+O或O*+N两个通道，成功地解释了所观察到的荧光光谱。运用同样的实验和理论方法，研究了超激发态H2分子的中性解离过程。提出了超激发态H2发生直接解离的机理。