Organiczną substancją chemiczną jest każda cząsteczka z co najmniej jednym atomem węgla tworzącym jej bazę, a kilka przykładów cząsteczek organicznych obejmuje żywą materię, taką jak DNA roślin i zwierząt, nieżywą naturalnie występującą materię, taką jak metan, paliwa kopalne i diamenty oraz materiały wytworzone przez człowieka, takie jak włókno węglowe.
Węgiel, oprócz tego, że jest czwartym najbardziej obfitym pierwiastkiem masowo we wszechświecie, jest podstawowym elementem dla oszałamiającej ilości związków na Ziemi. Węgiel jest szczególny wśród pierwiastków, ponieważ łatwo tworzy bardzo silne i jednorodne wiązania z niemal każdym innym pierwiastkiem. Atomy węgla mogą również wiązać się, tworząc łańcuchy węglowe o nieograniczonej długości, z których mogą zbudować inne pierwiastki i cząsteczki. Na przykład DNA i RNA mają swoje podstawy na węglu i są budulcami całego znanego życia.
Związki organiczne są często obecne w technologii stworzonej przez człowieka. W dzisiejszych czasach włókno węglowe stosuje się w obszarach, w których kiedyś używano znacznie cięższych metali bez utraty wytrzymałości. Chipy komputerowe zawierają krzem, pierwiastek, który ma wiele właściwości podobnych do węgla, ale nie może tworzyć zwartych lub jednolitych wiązań. Zrozumienie i manipulowanie węglem i jego formami doprowadziło do ogromnego wzrostu mocy obliczeniowej i sprawności elektrycznej.
