Organske spojine so kompleksne spojine ogljika. Ker se ogljikovi atomi zlahka vežejo drug na drugega, je osnova večine organskih spojin sestavljena iz ogljikovih verig, ki se razlikujejo po dolžini in obliki. Atomi vodika, dušika in kisika so najpogostejši atomi, ki so na splošno vezani na atome ogljika. Vsak atom ogljika ima 4 kot valenčno število, kar poveča kompleksnost spojin, ki nastanejo. Ker so ogljikovi atomi sposobni ustvariti dvojne in trojne vezi z drugimi atomi, to dodatno poveča tudi verjetnost variacije v molekularni sestavi organskih spojin.
Vsa živa bitja so sestavljena iz zapletenih sistemov anorganskih in organskih spojin. Na primer, v naravi je veliko vrst organskih spojin, kot so ogljikovodiki. Ogljikovodiki so molekule, ki nastanejo, ko se ogljik in vodik združita. Niso topni v vodi in se zlahka porazdelijo. Obstajajo tudi aldehidi – molekularna povezava molekule kisika z dvojno vezjo in atoma ogljika.
Obstaja veliko razredov organskih spojin. Prvotno so verjeli, da izvirajo samo iz živih organizmov. Vendar pa je sredi 1800-ih postalo jasno, da jih je mogoče ustvariti tudi iz preprostih anorganskih beljakovin. Kljub temu so številne organske spojine povezane z osnovnimi življenjskimi procesi, kot so ogljikovi hidrati, beljakovine, nukleinske kisline in lipidi.
Ogljikovi hidrati so hidrati ogljika in vključujejo sladkorje. So precej številni in opravljajo številne vloge za žive organizme. Ogljikovi hidrati so na primer odgovorni za shranjevanje in transport energije, vzdrževanje strukture rastlin in živali ter za pomoč pri delovanju imunskega sistema, strjevanju krvi in oploditvi – če naštejemo le nekatere.
Beljakovine so razred organskih spojin, ki jih sestavljajo ogljik, vodik, dušik in kisik. Beljakovine so topne v vodi. Sama beljakovina je sestavljena iz podenot, imenovanih aminokisline. V naravi najdemo 20 različnih aminokislin – organizmi jih lahko pretvorijo iz ene v drugo za vse aminokisline razen osmih.
Lipidi obsegajo razred organskih spojin, ki so netopne v vodi ali drugih polarnih topilih; so pa topni v organskih topilih. Lipidi so sestavljeni iz ogljika, vodika, kisika in drugih elementov. Lipidi med drugim shranjujejo energijo, ščitijo notranje organe, zagotavljajo izolacijo pri nizkih temperaturah. Lipide lahko razdelimo v več skupin, od trigliceridov, steroidov, voskov in fosfolipidov.
Nukleinske kisline so druga skupina organskih spojin. So univerzalni v vseh živih organizmih. Pravzaprav jih najdemo v celicah in virusih. Nekateri ljudje morda ne smatrajo virusa za živo bitje. Friedrich Miescher je leta 1871 odkril nukleinske kisline.