Cada átomo de hidrógeno tiene un electrón. Comparten esos electrones para formar una molécula de hidrógeno. El par de electrones compartido mantiene unidos a los átomos. Este es un enlace covalente, un enlace formado por el intercambio de pares de electrones entre átomos. Es el tipo de enlace más común en química orgánica y en biología. El agua, las proteínas, el ADN y las grasas se mantienen unidos mediante enlaces covalentes.

Los enlaces covalentes pueden ser simples, dobles o triples. Un enlace simple comparte un par de electrones. Un enlace doble comparte dos pares. Un enlace triple comparte tres pares. Cuantos más pares se compartan, más fuerte y corto será el enlace. El eteno tiene un enlace doble carbono-carbono. El etino tiene un enlace triple. El nitrógeno gaseoso tiene un enlace triple, por lo que es muy poco reactivo.

Los enlaces covalentes pueden ser polares o no polares. En un enlace no polar, los electrones se comparten por igual. En un enlace polar, un átomo atrae los electrones con mayor fuerza, creando cargas parciales positivas y negativas. La diferencia de electronegatividad determina la polaridad. Los enlaces polares hacen que las moléculas sean polares, lo que afecta la solubilidad, el punto de ebullición y la reactividad. El agua es polar, por eso disuelve sales y azúcares, pero no aceites.

Los enlaces covalentes no siempre son simples enlaces de dos centros y dos electrones. Algunas moléculas presentan electrones deslocalizados, donde estos se comparten entre varios átomos. El benceno es el ejemplo clásico. Esta deslocalización estabiliza la molécula y le confiere propiedades únicas.