碳原子最外層有4個電子，不易失去或獲得電子而形成陽離子或陰離子。碳原子通過共價鍵與氫、氧、氮、硫、磷等多種非金屬形成共價化合物。
由于碳原子成鍵的特點，每個碳原子不僅能與氫原子或其他原子形成4個共價鍵，而且碳原子之間也能以共價鍵相結合。碳原子間不僅可以形成穩(wěn)定的單鍵，還可以形成穩(wěn)定的雙鍵或三鍵。多個碳原子可以相互結合成長短不一的碳鏈，碳鏈也可以帶有支鏈，還可以結合成碳環(huán)，碳鏈和碳環(huán)也可以相互結合。因此，含有原子種類相同，每種原子數目也相同的分子，其原子可能有多種不同的結合方式，形成具有不同結構的分子。