لا توجد الذرات منفردة، بل ترتبط معًا لتكوين الجزيئات والمركبات. الرابطة الكيميائية هي قوة تجاذب دائمة بين الذرات تُتيح تكوين المركبات. قد تكون الرابطة أيونية أو تساهمية أو فلزية، وقد تكون قوية أو ضعيفة، وقد تكون قطبية أو غير قطبية. ويُحدد نوع الرابطة خصائص المادة.

تتكون الروابط الأيونية عندما تنقل ذرة إلكترونات إلى أخرى، مما يُنتج أيونات ذات شحنات معاكسة تتجاذب فيما بينها. كلوريد الصوديوم مثال على ذلك. تميل المركبات الأيونية إلى أن تكون صلبة وهشة وقابلة للذوبان في الماء. وهي موصلة للكهرباء عند انصهارها أو ذوبانها. تتكون الروابط التساهمية عندما تتشارك الذرات الإلكترونات. الماء والميثان والحمض النووي (DNA) أمثلة على المركبات التساهمية. تميل المركبات التساهمية إلى امتلاك درجات انصهار منخفضة ولا توصل الكهرباء. تتكون الروابط المعدنية عندما تتشارك ذرات المعادن في بحر من الإلكترونات غير المتمركزة. وهي التي تُكسب المعادن موصليتها وقابليتها للطرق ولمعانها.

الروابط ليست ثابتة، بل تهتز وتتمدد وتنحني، ويمكن أن تنكسر وتتشكل من جديد. تُقاس قوة الرابطة بطاقة الرابطة، أي الطاقة اللازمة لكسرها. وتختلف قوة الروابط اختلافًا كبيرًا. تُعد الرابطة الثلاثية في النيتروجين من أقوى الروابط، ولهذا السبب غاز النيتروجين غير نشط كيميائيًا. أما الرابطة الهيدروجينية في الماء فهي أضعف بكثير، لكنها المسؤولة عن ارتفاع درجة غليان الماء وتوتره السطحي.

الروابط الكيميائية هي بمثابة الغراء الذي يربط العالم المادي. فهي تحدد كيفية اتحاد الذرات، وكيفية تصرف الجزيئات، وكيفية سير التفاعلات.