Khi các nguyên tử chia sẻ một cặp electron hóa trị của chúng, một liên kết cộng hóa trị đơn được hình thành giữa các nguyên tử. Các nguyên tử dùng chung hai hoặc ba cặp electron sẽ tương ứng tạo thành liên kết đôi cộng hóa trị hoặc liên kết ba cộng hóa trị.
Tất cả các nguyên tử, ngoại trừ các nguyên tử của khí quý, đều có xu hướng di chuyển các electron hóa trị của chúng theo cách cho phép chúng đạt được cấu hình electron khí quý bền vững. Các điện tử hóa trị có thể được chuyển giữa các nguyên tử hoặc được chia sẻ. Khi các electron được chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác, một liên kết ion được hình thành. Khi hai nguyên tử chia sẻ các điện tử hóa trị, một liên kết cộng hóa trị được hình thành. Các nguyên tử trong phân tử cộng hóa trị được giữ với nhau bằng lực hút tĩnh điện giữa các hạt nhân dương của nguyên tử và điện tích âm của các cặp electron dùng chung giữa chúng.
Liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nguyên tử phi kim loại. Các phi kim loại được đặc trưng bởi khả năng đạt được cấu trúc khí quý gần nhất của chúng bằng cách thu được một đến bốn điện tử trong lớp vỏ hóa trị của chúng, tùy thuộc vào số lượng chúng cần. Thay vì đạt được cấu hình electron ổn định thông qua sự chuyển electron, trong liên kết cộng hóa trị, các nguyên tử phi kim loại chia sẻ một hoặc nhiều cặp electron giữa chúng. Các cặp electron được hình thành do sự đóng góp của một số electron bằng nhau từ mỗi nguyên tử. Ví dụ, trong hydro clorua, một điện tử từ hydro và một điện tử từ lớp vỏ hóa trị của clo được chia sẻ giữa hai nguyên tử. Với cặp dùng chung, hydro đạt được cấu hình electron tương tự như heli và clo đạt được cấu hình electron của argon.
