原子並非孤立存在，它們相互結合形成分子和化合物。化學鍵是原子間持久的吸引力，它使化合物的形成成為可能。化學鍵可以是離子鍵、共價鍵或金屬鍵，可以是強鍵或弱鍵，也可以是極性鍵或非極性鍵。化學鍵的類型決定了物質的性質。

當一個原子將電子轉移給另一個原子時，就會形成離子鍵，產生帶相反電荷且相互吸引的離子。氯化鈉就是一個例子。離子化合物通常質地堅硬、易碎，且易溶於水。它們在熔融或溶解狀態下可以導電。共價鍵是原子間共享電子形成的。水、甲烷和DNA都是共價化合物。共價化合物的熔點通常較低，且不導電。金屬鍵是金屬原子間共享離域電子形成的。金屬鍵賦予金屬導電性、延展性和光澤。

化學鍵並非靜止不變。它們會振動、伸展和彎曲，可以斷裂和重組。化學鍵的強度以鍵能來衡量，即斷裂此化學鍵所需的能量。化學鍵的強度差異很大。氮分子中的三鍵是最強的化學鍵之一，這也是氮氣性質如此穩定的原因。水分子中的氫鍵強度弱得多，但它是水沸點高和表面張力大的原因。

化學鍵是物質世界的黏合劑。它們決定了原子如何結合、分子如何運動、反應如何進行。