Gdy atomy dzielą jedną parę elektronów walencyjnych, powstaje pojedyncze wiązanie kowalencyjne między atomami. Atomy, które dzielą dwie lub trzy pary elektronów, tworzą odpowiednio kowalencyjne wiązania podwójne lub kowalencyjne potrójne wiązania.
Wszystkie atomy, z wyjątkiem atomów gazów szlachetnych, mają tendencję do przemieszczania swoich elektronów walencyjnych w sposób, który pozwala im uzyskać stabilną konfigurację elektronów z gazu szlachetnego. Elektrony walencyjne mogą być przenoszone między atomami lub dzielone. Gdy elektrony są przenoszone z jednego atomu na drugi, powstaje wiązanie jonowe. Kiedy dwa atomy mają wspólne elektrony walencyjne, powstaje wiązanie kowalencyjne. Atomy w kowalencyjnej cząsteczce są utrzymywane razem przez siłę elektrostatyczną przyciągania pomiędzy dodatnimi jądrami atomów i ładunkiem ujemnym dzielonych par elektronów między nimi.
Wiązania kowalencyjne powstają między atomami niemetalicznymi. Niemetale charakteryzują się zdolnością do osiągnięcia swojej najbliższej struktury gazu szlachetnego poprzez uzyskanie od 1 do 4 elektronów w powłoce walencyjnej, w zależności od tego, ile potrzebują. Zamiast uzyskiwania stabilnej konfiguracji elektronów poprzez przenoszenie elektronów, w wiązaniach kowalencyjnych atomy niemetali mają jedną lub więcej par elektronowych między sobą. Pary elektronowe są utworzone przez udział równej liczby elektronów z każdego atomu. Na przykład w chlorowodorze jeden elektron z wodoru i jeden elektron z powłoki walencyjnej chloru są dzielone między dwa atomy. Dzięki wspólnej parze wodór osiąga konfigurację elektronową podobną do helu, a chlor osiąga elektronową konfigurację argonu.
