W chemii tradycyjną definicją substancji organicznej jest jakakolwiek cząsteczka zawierająca węgiel występująca w organizmach żywych. Od tej pory definicja ta została zmodyfikowana w celu uwzględnienia wodoru i innych podstawowych elementów życia, takich jak tlen i azot.
Naukowcy wcześniej uważali atom węgla za główny element życia ze względu na jego wyjątkową właściwość wiązania, która pozwala pierwiastkowi połączyć się z czterema innymi atomami. Ta cecha umożliwia węgielowi tworzenie złożonych substancji, które z natury występowały we wszystkich typach organizmów. Jednak odkrycie związków węgla w nieożywionej materii skłoniło naukowców do przedefiniowania znaczenia pojęcia "organiczny".
Cztery podstawowe bio-cząsteczki organiczne obecne w żywych organizmach są podzielone na cztery główne grupy: węglowodany, białka, lipidy i kwasy nukleinowe. Cząsteczki te składają się głównie z pierwiastków: węgla, wodoru, azotu, tlenu, siarki i fosforu. Węglowodany, takie jak glukoza i skrobia, są głównymi źródłami energii użytecznej, która napędza ważne procesy życiowe. Bloki budulcowe węglowodanów nazywane są monosacharydami. Białka zbudowane są z aminokwasów, których powszechnym przykładem są hormony i enzymy. Lipidy, które zawierają oleje i tłuszcze, są wykorzystywane do przechowywania energii. Te związki są głównymi składnikami błon komórkowych. Kwasy nukleinowe, takie jak kwas dezoksyrybonukleinowy lub DNA, niosą kod genetyczny organizmu.
