Mọi phân tử hữu cơ đều chứa cacbon. Các phân loại khác nhau của các hợp chất hữu cơ được xác định bởi số nguyên tử cacbon trong hợp chất, loại liên kết giữa chúng hình thành với nhau và loại liên kết giữa chúng. với các yếu tố khác.
Các phân tử hữu cơ thường chứa một hoặc nhiều liên kết cacbon-hydro, làm cho hydro trở thành nguyên tố phổ biến thứ hai trong hợp chất hữu cơ.
Nhiều phân tử sinh học liên quan đến quá trình sống là chất hữu cơ, bao gồm DNA, chất béo, đường và protein. Các nguồn nhiên liệu như metan và rượu cũng là các hợp chất hữu cơ. Đối lập với các phân tử hữu cơ là các phân tử vô cơ, thường không chứa cacbon.