Vật liệu chỉ chứa một loại nguyên tử được gọi là nguyên tố. Có 98 nguyên tố được cho là xuất hiện tự nhiên, cùng với 20 nguyên tố khác đã được tổng hợp trong các phòng thí nghiệm, tính đến năm 2015. Hydro, nguyên tố nhẹ nhất, cũng là chất hóa học phong phú nhất trong vũ trụ.
Một chất được tạo ra từ hai hoặc nhiều nguyên tố được gọi là hợp chất. Hợp chất bao gồm các nguyên tử liên kết hóa học theo một tỷ lệ cố định. Ví dụ, nước luôn được tạo thành từ hai nguyên tử hydro liên kết với một nguyên tử oxy. Vật chất thường xuất hiện dưới dạng hỗn hợp của nhiều hợp chất và nguyên tố khác nhau, chẳng hạn như không khí, bao gồm hơn một chục nguyên tố và hợp chất khác nhau.
