Organiskie savienojumi ir sarežģīti oglekļa savienojumi. Tā kā oglekļa atomi viegli saistās viens ar otru, vairumam organisko savienojumu pamatā ir oglekļa ķēdes, kuru garums un forma atšķiras. Ūdeņraža, slāpekļa un skābekļa atomi ir visizplatītākie atomi, kas parasti ir saistīti ar oglekļa atomiem. Katra oglekļa atoma valences skaitlis ir 4, kas palielina izveidoto savienojumu sarežģītību. Tā kā oglekļa atomi spēj izveidot dubultās un trīskāršās saites ar citiem atomiem, tas vēl vairāk palielina organisko savienojumu molekulārās struktūras izmaiņu iespējamību.
Visas dzīvās būtnes sastāv no sarežģītām neorganisko un organisko savienojumu sistēmām. Piemēram, dabā ir daudz dažādu organisko savienojumu, piemēram, ogļūdeņraži. Ogļūdeņraži ir molekulas, kas veidojas, kad ogleklis un ūdeņradis apvienojas. Tie nešķīst ūdenī un viegli izplatās. Ir arī aldehīdi – dubultsaites skābekļa molekulas un oglekļa atoma molekulārā asociācija.
Ir daudzas organisko savienojumu klases. Sākotnēji tika uzskatīts, ka tie nāk tikai no dzīviem organismiem. Tomēr 1800. gadu vidū kļuva skaidrs, ka tos var izveidot arī no vienkāršiem neorganiskiem proteīniem. Tomēr daudzi organiskie savienojumi ir saistīti ar dzīvības pamatprocesiem, piemēram, ogļhidrātiem, olbaltumvielām, nukleīnskābēm un lipīdiem.
Ogļhidrāti ir oglekļa hidrāti, un tajos ietilpst cukuri. Tie ir diezgan daudz un pilda vairākas dzīvu organismu lomas. Piemēram, ogļhidrāti ir atbildīgi par enerģijas uzglabāšanu un transportēšanu, augu un dzīvnieku struktūras uzturēšanu, kā arī palīdz imūnsistēmas funkcionēšanai, asins recēšanai un apaugļošanai – lai nosauktu tikai dažus.
Olbaltumvielas ir organisko savienojumu klase, kas sastāv no oglekļa, ūdeņraža, slāpekļa un skābekļa. Olbaltumvielas šķīst ūdenī. Pats proteīns sastāv no apakšvienībām, ko sauc par aminoskābēm. Dabā ir atrodamas 20 dažādas aminoskābes – organismi var pārvērst tās no vienas uz otru par visām aminoskābēm, izņemot astoņas.
Lipīdi ietver organisko savienojumu klasi, kas nešķīst ūdenī vai citos polāros šķīdinātājos; tomēr tie šķīst organiskajos šķīdinātājos. Lipīdi sastāv no oglekļa, ūdeņraža, skābekļa un daudziem citiem elementiem. Lipīdi uzglabā enerģiju, aizsargā iekšējos orgānus, nodrošina izolāciju aukstā temperatūrā, cita starpā. Lipīdus var iedalīt vairākās grupās, sākot no triglicerīdiem, steroīdiem, vaskiem un fosfolipīdiem.
Nukleīnskābes ir vēl viena organisko savienojumu grupa. Tie ir universāli visos dzīvajos organismos. Faktiski tie ir atrodami šūnās un vīrusos. Daži cilvēki vīrusu neuzskata par dzīvu būtni. Frīdrihs Mišers atklāja nukleīnskābes 1871. gadā.