Các hợp chất hữu cơ có mặt ở khắp mọi nơi: trong cơ thể bạn, thức ăn, quần áo, thuốc men và nhiên liệu. Chúng là các hợp chất hóa học chứa các nguyên tử carbon liên kết với hydro. Các nguyên tử carbon cũng có thể liên kết với oxy, nitơ, lưu huỳnh, phốt pho và halogen. Sự đa dạng là vô cùng lớn. Hàng triệu hợp chất hữu cơ đã được biết đến, và mỗi năm lại có thêm nhiều hợp chất được tổng hợp.

Cacbon là chìa khóa. Nó có bốn electron hóa trị, vì vậy nó có thể tạo ra bốn liên kết. Nó có thể liên kết với chính nó thành chuỗi, nhánh và vòng. Nó có thể tạo ra liên kết đơn, đôi và ba. Tính linh hoạt đó cho phép tạo ra vô số cấu trúc khác nhau. Các hợp chất hữu cơ đơn giản nhất là hiđrocacbon, như metan và octan. Việc thêm các nhóm chức tạo ra rượu, axit, amin và hàng ngàn họ hợp chất khác.

Các hợp chất hữu cơ là nền tảng của sự sống. Protein, carbohydrate, lipid và axit nucleic đều là các hợp chất hữu cơ. Chúng cũng là nền tảng của ngành công nghiệp hóa dầu. Nhựa, phân bón, thuốc trừ sâu, dược phẩm và sợi tổng hợp được sản xuất từ ​​nguyên liệu hữu cơ. Hóa học hữu cơ là ngành nghiên cứu về các hợp chất này và các phản ứng của chúng.

Sự phân biệt giữa hữu cơ và vô cơ không phải là tuyệt đối. Cacbon đioxit, cacbonat và xyanua đều chứa cacbon nhưng thường được phân loại là vô cơ. Urê là hợp chất hữu cơ đầu tiên được tổng hợp từ các nguyên liệu vô cơ, vào năm 1828 bởi Friedrich Wöhler. Quá trình tổng hợp đó đã làm mờ ranh giới giữa hóa học sinh học và hóa học phi sinh học.