Ir milzīgs skaits iespējamo ķīmisko vielu. Aprēķini svārstās no 1018 līdz 10200. Salīdzinājumam smilšu graudu skaits uz Zemes ir aptuveni 7.5 x 1018, daļiņu skaits Visumā ir no 1072 līdz 1087. Skaidrs, ka, ja tiešām ir vairāk ķīmisko vielu nekā šis, tad nē. visi pat fiziski eksistē Visumā. Visvairāk izplatītais savienojums Visumā jebkurā gadījumā ir divatomiskais ūdeņradis (H2).
No 117 zināmajiem elementiem tikai 94 ir sastopami dabā, un septiņi no tiem ir cēlgāzes, kas veido savienojumus tikai ļoti neparastos apstākļos, piemēram, pakļaujot elektronu bombardēšanai. Tas atstāj vēl 87 elementus, lai veidotu ķīmiskos savienojumus, un lielākā daļa no tiem neveidojas daudz, kā arī tie nav ļoti bagātīgi.
Visvairāk sastopamie elementi Visumā ir ūdeņradis (74%), hēlijs (24%), skābeklis (10%), ogleklis (0.46%), neons (0.13%), dzelzs (0.1%) un slāpeklis (0.1%). . Hēlijs un neons ir cēlgāzes un ne ar ko nesaistās. Dzelzs galvenokārt ir ieslodzīts dzelzs oksīdā (rūsā). Pārējie — ogleklis, ūdeņradis, skābeklis un slāpeklis — ir zināmi ar akronīmu CHON, un kopā ar fosforu un sēru veido 99% no visiem dzīvajiem organismiem un vairāk nekā 99% no visiem ķīmiskajiem savienojumiem. Tos sauc par bioloģiskiem savienojumiem.
Bioloģiskie savienojumi var veidoties garās ķēdēs tādā veidā, kā neorganiskie savienojumi. Šie savienojumi var būt miljardiem atomu gari biopolimēru, piemēram, DNS, gadījumā. Šīm molekulām var būt nelielas atšķirības tikai dažos atomos, piemēram, identisku dvīņu ģenētiskajā materiālā, kuriem ir nelielas mutācijas kopēšanas kļūdu vai starojuma iedarbības dēļ. Tas rada gandrīz neierobežotu skaitu variāciju.
2005. gadā grupa no Bernes Universitātes Šveicē mēģināja noteikt kopējo stabilo savienojumu skaitu ar līdz vienpadsmit oglekļa, ūdeņraža, skābekļa, slāpekļa un fluora atomiem. Viņu skaits bija nedaudz mazāks par 18 miljardiem, taču vēlākā analīzē atklājās, ka viņi ignorēja daudzas izplatītas ķīmiskas vielas, tostarp daudzas, kuras var viegli pasūtīt tiešsaistē, un to skaits varēja būt pat par trim kārtām zems. Pat aplūkojot tikai nelielas ķimikālijas, joprojām ir ārkārtīgi daudz variāciju.