Los átomos no existen de forma aislada. Se unen para formar moléculas y compuestos. Un enlace químico es una atracción duradera entre átomos que permite la formación de compuestos. El enlace puede ser iónico, covalente o metálico. Puede ser fuerte o débil. Puede ser polar o no polar. El tipo de enlace determina las propiedades de la sustancia.

Los enlaces iónicos se forman cuando un átomo transfiere electrones a otro, creando iones con cargas opuestas que se atraen entre sí. El cloruro de sodio es un ejemplo. Los compuestos iónicos tienden a ser duros, quebradizos y solubles en agua. Conducen la electricidad cuando están fundidos o disueltos. Los enlaces covalentes se forman cuando los átomos comparten electrones. El agua, el metano y el ADN son covalentes. Los compuestos covalentes tienden a tener puntos de fusión más bajos y no conducen la electricidad. Los enlaces metálicos se forman cuando los átomos de metal comparten una gran cantidad de electrones deslocalizados. Estos enlaces les confieren a los metales su conductividad, maleabilidad y brillo.

Los enlaces no son estáticos. Vibran, se estiran y se doblan. Pueden romperse y reformarse. La fuerza de un enlace se mide por su energía, es decir, la energía necesaria para romperlo. La fuerza de los enlaces varía considerablemente. El triple enlace del nitrógeno es uno de los más fuertes, razón por la cual el nitrógeno gaseoso es tan poco reactivo. El enlace de hidrógeno del agua es mucho más débil, pero es responsable de su alto punto de ebullición y de su tensión superficial.

Los enlaces químicos son el pegamento del mundo material. Determinan cómo se combinan los átomos, cómo se comportan las moléculas y cómo se desarrollan las reacciones.