Carbonul are șase electroni: doi pe orbita interioară și patru pe orbita exterioară. Orbita exterioară este completă atunci când ajunge la opt electroni și astfel atomii de carbon formează legături covalente cu alți atomi cu electroni de împărțit. Deși carbonul nu este singurul element cu patru valențe sau electroni exteriori, acesta este cel mai mic, permițându-l să se potrivească confortabil ca parte a moleculelor mult mai mari.
Orice compus care conține carbon legat covalent este considerat un compus organic. Peste 10 milioane de compuși organici sunt cunoscuți de chimisti, care sintetizează continuu mai mult. Abilitatea carbonului de a forma lanțuri carbon-carbon este unul din motivele pentru care carbonul poate forma atât de mulți compuși. Atomii de carbon pot forma lanțuri, ramuri complexe și inele. Legăturile carbonice cu elemente prin împărțirea unuia, a doi sau trei electroni, care îi permit să se leagă cu o gamă largă de alți atomi. Hidrogenul este cel mai obișnuit element de legătură cu carbonul, dar azotul, oxigenul, fosforul, sulful și halogeni, împreună cu multe alte tipuri de atomi, se leagă cu carbonul pentru a forma molecule organice.
