Tous les composés organiques contiennent du carbone. Le carbone est si important pour la structure des molécules organiques que la chimie organique a été appelée l'étude du carbone et de ses composés. D'autres éléments sont facilement incorporés dans les molécules organiques, bien que la caractéristique déterminante d'une molécule organique soit la présence ou l'absence d'atomes de carbone.
Le carbone est exceptionnellement désireux de former des liaisons avec d'autres atomes, ce qui le rend idéal pour construire les grosses molécules utilisées par les êtres vivants. Pour construire ces molécules, le carbone se lie généralement à l'hydrogène, à l'azote et à l'oxygène. Les molécules organiques sont parfois capables d'incorporer d'autres éléments en tant que parties intégrantes de leur structure de travail. L'hémoglobine, qui est un type de molécule organique appelée protéine, en est un exemple. Plus précisément, l'hémoglobine est une métalloprotéine, ce qui signifie qu'elle incorpore des atomes de fer dans son site actif pour mieux capturer et transporter l'oxygène dans les globules rouges.
Alors que tous les composés organiques sont construits autour du carbone, tous les composés à base de carbone ne sont pas considérés comme organiques. Pour des raisons qui relèvent plus de l'histoire de la chimie que des propriétés intrinsèques des molécules elles-mêmes, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone et le carbure de tungstène ne sont pas classés comme organiques même s'ils contiennent du carbone lié à d'autres éléments.
