Az atomok nem léteznek önmagukban. Egymáshoz kötődve molekulákat és vegyületeket alkotnak. A kémiai kötés az atomok közötti tartós vonzalom, amely lehetővé teszi a vegyületek képződését. A kötés lehet ionos, kovalens vagy fémes. Lehet erős vagy gyenge. Lehet poláris vagy apoláris. A kötés típusa határozza meg az anyag tulajdonságait.

Ionos kötések akkor alakulnak ki, amikor az egyik atom elektronokat ad át a másiknak, ellentétes töltésű ionokat hozva létre, amelyek vonzzák egymást. A nátrium-klorid egy példa erre. Az ionos vegyületek általában kemények, törékenyek és vízben oldódnak. Olvadt vagy oldott állapotban vezetik az elektromos áramot. Kovalens kötések akkor alakulnak ki, amikor az atomok megosztják az elektronokat. A víz, a metán és a DNS kovalens kötéseket köt. A kovalens vegyületek általában alacsonyabb olvadásponttal rendelkeznek, és nem vezetik az elektromos áramot. Fémes kötések akkor alakulnak ki, amikor a fématomok delokalizált elektronok tengerét osztják meg. Ezek adják a fémeknek a vezetőképességüket, alakíthatóságukat és csillogásukat.

A kötések nem statikusak. Rezegnek, nyúlnak és hajlanak. Elszakadhatnak és újraalakulhatnak. A kötés erősségét a kötési energiával mérik, amely a felszakításához szükséges energia. A kötés erőssége széles skálán mozog. A nitrogénben lévő hármas kötés az egyik legerősebb, ezért a nitrogéngáz olyan kevéssé reaktív. A vízben a hidrogénkötés sokkal gyengébb, de felelős a víz magas forráspontjáért és felületi feszültségéért.

A kémiai kötések az anyagi világ ragasztói. Ezek határozzák meg, hogyan kapcsolódnak össze az atomok, hogyan viselkednek a molekulák és hogyan mennek végbe a reakciók.