Todos os compostos orgânicos contêm carbono. O carbono é tão importante para a estrutura das moléculas orgânicas que a química orgânica tem sido chamada de estudo do carbono e seus compostos. Outros elementos são prontamente incorporados em moléculas orgânicas, embora a característica determinante de uma molécula orgânica seja a presença ou ausência de átomos de carbono.
O carbono está excepcionalmente ansioso para formar ligações com outros átomos, o que o torna ideal para construir as grandes moléculas usadas pelos seres vivos. Para construir essas moléculas, o carbono comumente se liga ao hidrogênio, nitrogênio e oxigênio. As moléculas orgânicas às vezes são capazes de incorporar outros elementos como partes integrantes de sua estrutura de trabalho. Um exemplo disso é a hemoglobina, que é um tipo de molécula orgânica chamada proteína. Especificamente, a hemoglobina é uma metaloproteína, o que significa que incorpora átomos de ferro em seu sítio ativo para melhor capturar e transportar o oxigênio nas células vermelhas do sangue.
Embora todos os compostos orgânicos sejam construídos em torno do carbono, nem todos os compostos à base de carbono são considerados orgânicos. Por razões que têm mais a ver com a história da química do que com as propriedades intrínsecas das próprias moléculas, monóxido de carbono, dióxido de carbono e carboneto de tungstênio não são classificados como orgânicos, embora contenham carbono ligado a outros elementos.
