Atomi apvienojas, dodot un pieņemot negatīvi lādētus elektronus, veidojot jonu saiti vai daloties ar elektroniem, veidojot kovalento saiti. Parasti jonu saites veidojas starp metāliem un nemetāliem, savukārt kovalentās saites veidojas tikai starp nemetāliem. Atoma oksidācijas skaitlis norāda elektronu skaitu, ko tas ir nodevis citiem atomiem, pieņēmis no tiem vai koplietojis ar tiem, un tas būs pozitīvs, kad tas ir zaudējis vai koplietojis elektronus, un negatīvs, ja tas ir ieguvis vai dalījis cita atoma elektronus.
Sākotnēji oksidēšana nozīmēja savienošanos ar skābekli; pretējais process, skābekļa atdalīšana, bija pazīstams kā reducēšana. Piemēram, kalcijam savienojoties ar skābekli, skābeklis no kalcija atdala divus elektronus, iegūstot lādiņu -2, atstājot kalciju ar lādiņu +2. Ir izveidojusies jonu saite; kalcijs ir oksidēts un skābeklis reducēts, piešķirot tiem oksidācijas skaitļus attiecīgi +2 un -2. Kovalentā saite ietver arī oksidēšanu un reducēšanu: lai veidotu ūdeni, divi ūdeņraža atomi apvienojas ar vienu skābekļa atomu, katrs ar to koplieto elektronu. Abu ūdeņraža atomu oksidācijas skaitļi ir katrs +1 un skābekļa atoms -2.
Oksidācijā nav jāiesaista skābeklis; mūsdienās oksidēšanās vienkārši nozīmē elektronu zudumu un reducēšanu, elektronu pieaugumu. Parasti elementiem, kas atrodas periodiskās tabulas apakšējā kreisajā stūrī, ir vislielākā tendence zaudēt elektronus, savukārt tiem, kas atrodas augšējā labajā stūrī, ir vislielākā tendence iegūt elektronus. Skābeklim ir spēcīga tendence noņemt elektronus no citiem elementiem, un tāpēc tas ir oksidētājs; tomēr var oksidēties arī citi elementi. Piemēram, fluors ir vēl spēcīgāks oksidētājs.
Skābekļa oksidācijas skaitlis parasti ir -2, bet daudziem elementiem var būt vairāk nekā viens iespējamais oksidācijas skaitlis. Dzelzim tas var būt +2 vai +3, savukārt ūdeņradim tas ir +1, ja tas tiek savienots ar nemetāliem, kā ūdenī (H2O), bet -1, ja tiek kombinēts ar metāliem, kā nātrija hidrīdā (Na+H-) , kur tas pieņem elektronu. Slāpekļa oksidācijas pakāpe var mainīties no -3 līdz +5. Jonu oksidācijas skaitļi jonu savienojumā ir līdzvērtīgi jonu lādiņiem, savukārt savienojumā esošo atomu skaits vienmēr ir līdzvērtīgs nullei.
Elementi var apvienoties, veidojot jonus, kuriem ir kopējais oksidācijas skaitlis. Piemēram, sēra atoms var apvienoties ar četriem skābekļa atomiem, veidojot sulfāta grupu (SO42-) ar oksidācijas skaitli -2. Amonjaks, slāpekļa un ūdeņraža savienojums ar formulu NH3, var apvienoties ar papildu ūdeņraža atomu, veidojot amonija grupu NH4+ ar oksidācijas skaitli +1. Tas uzvedas kā metāls un veido jonu savienojumus, piemēram, amonija sulfātu ((NH4+)2SO42-), kur divas amonija grupas savienojas ar vienu sulfātu grupu.