Atomer eksisterer ikke isoleret. De binder sig sammen for at danne molekyler og forbindelser. En kemisk binding er en vedvarende tiltrækning mellem atomer, der muliggør dannelsen af ​​forbindelser. Bindingen kan være ionisk, kovalent eller metallisk. Den kan være stærk eller svag. Den kan være polær eller upolær. Bindingstypen bestemmer stoffets egenskaber.

Ioniske bindinger dannes, når et atom overfører elektroner til et andet, hvilket skaber modsat ladede ioner, der tiltrækker hinanden. Natriumklorid er et eksempel. Ioniske forbindelser har en tendens til at være hårde, sprøde og opløselige i vand. De leder elektricitet, når de er smeltede eller opløste. Kovalente bindinger dannes, når atomer deler elektroner. Vand, metan og DNA er kovalente. Kovalente forbindelser har en tendens til at have lavere smeltepunkter og leder ikke elektricitet. Metalliske bindinger dannes, når metalatomer deler et hav af delokaliserede elektroner. De giver metaller deres ledningsevne, formbarhed og glans.

Bindinger er ikke statiske. De vibrerer, strækker sig og bøjer. De kan brydes og omdannes. Styrken af ​​en binding måles ved bindingsenergi, den energi, der kræves for at bryde den. Bindingsstyrken varierer meget. Tripelbindingen i nitrogen er en af ​​de stærkeste, hvilket er grunden til, at nitrogengas er så ureaktiv. Hydrogenbindingen i vand er meget svagere, men den er ansvarlig for vands høje kogepunkt og overfladespænding.

Kemiske bindinger er limen i den materielle verden. De bestemmer, hvordan atomer binder sig, hvordan molekyler opfører sig, og hvordan reaktioner forløber.