Alle organischen Verbindungen enthalten Kohlenstoff. Kohlenstoff ist für die Struktur organischer Moleküle so wichtig, dass die organische Chemie als das Studium von Kohlenstoff und seinen Verbindungen bezeichnet wird. Andere Elemente werden leicht in organische Moleküle eingebaut, obwohl das entscheidende Merkmal eines organischen Moleküls das Vorhandensein oder Fehlen von Kohlenstoffatomen ist.
Kohlenstoff ist ungewöhnlich bestrebt, Bindungen mit anderen Atomen einzugehen, was ihn ideal für den Aufbau der großen Moleküle macht, die von Lebewesen verwendet werden. Um diese Moleküle aufzubauen, verbindet sich Kohlenstoff gewöhnlich mit Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Organische Moleküle sind manchmal in der Lage, andere Elemente als integrale Bestandteile ihrer Arbeitsstruktur zu integrieren. Ein Beispiel dafür ist Hämoglobin, eine Art organisches Molekül, das als Protein bezeichnet wird. Hämoglobin ist insbesondere ein Metalloprotein, was bedeutet, dass es Eisenatome in sein aktives Zentrum einbaut, um Sauerstoff in den roten Blutkörperchen besser einzufangen und zu transportieren.
Obwohl alle organischen Verbindungen um Kohlenstoff herum aufgebaut sind, werden nicht alle auf Kohlenstoff basierenden Verbindungen als organisch angesehen. Aus Gründen, die mehr mit der Geschichte der Chemie als mit den intrinsischen Eigenschaften der Moleküle selbst zu tun haben, werden Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wolframkarbid nicht als organisch eingestuft, obwohl sie mit anderen Elementen gebundenen Kohlenstoff enthalten.
