수소 원자 두 개는 각각 전자 하나씩을 가지고 있습니다. 이 두 원자는 전자를 공유하여 수소 분자를 형성합니다. 공유된 전자쌍이 두 원자를 서로 결합시켜 줍니다. 이것이 바로 공유 결합입니다. 공유 결합은 원자들 사이에 전자쌍을 공유함으로써 형성되는 결합입니다. 유기화학과 생물학에서 가장 흔한 결합 유형이며, 물, 단백질, DNA, 지방 등은 모두 공유 결합으로 이루어져 있습니다.

공유 결합은 단일 결합, 이중 결합 또는 삼중 결합일 수 있습니다. 단일 결합은 전자쌍 하나를 공유합니다. 이중 결합은 전자쌍 두 개를 공유합니다. 삼중 결합은 전자쌍 세 개를 공유합니다. 공유하는 전자쌍이 많을수록 결합은 더 강해지고 길이는 짧아집니다. 에텐은 탄소-탄소 이중 결합을 가지고 있습니다. 에틴은 삼중 결합을 가지고 있습니다. 질소 기체는 삼중 결합을 가지고 있기 때문에 반응성이 매우 낮습니다.

공유 결합은 극성 또는 비극성일 수 있습니다. 비극성 결합에서는 전자가 균등하게 공유됩니다. 극성 결합에서는 한 원자가 전자를 더 강하게 끌어당겨 부분적으로 양전하와 음전하를 띠게 됩니다. 전기음성도의 차이가 극성을 결정합니다. 극성 결합은 분자를 극성으로 만들고, 이는 용해도, 끓는점 및 반응성에 영향을 미칩니다. 물은 극성이므로 소금과 설탕은 녹지만 기름은 녹지 않습니다.

공유 결합은 항상 단순한 두 중심, 두 전자 결합만 있는 것은 아닙니다. 어떤 분자들은 전자가 여러 원자에 걸쳐 공유되는 비편재 전자 구조를 가지고 있습니다. 벤젠이 대표적인 예입니다. 이러한 전자 비편재화는 분자를 안정화시키고 고유한 성질을 부여합니다.