Według wydziału biologii na południowym wschodzie Indiana University wszystkie cztery główne biomolekuły zawierają węgiel. Obejmuje to kwasy nukleinowe, lipidy, węglowodany i białka. Wszystkie cztery z tych biomolekuł są dużymi i złożonymi cząsteczkami, które wykorzystują zdolność atomów węgla do tworzenia długich łańcuchów.
Nawet proste, jednokomórkowe organizmy są niezwykle złożone w porównaniu z nieożywionymi organizmami, takimi jak skały czy minerały. Odpowiednio, do utrzymania ich funkcjonowania wymagane są złożone cząsteczki. Węgiel działa jako skuteczny "szkielet" dla takich cząsteczek, ponieważ wiązania węglowe łatwo z wieloma innymi atomami i mogą tworzyć długie łańcuchy. Te długie łańcuchy wiążą się z innymi pierwiastkami, takimi jak tlen, wodór, azot, fosfor i siarka, tworząc cztery podstawowe rodzaje biomolekuł.
Lipidy pomagają organizmom w tworzeniu struktur ochronnych, konstruowaniu błon komórkowych i dostarczaniu energii dla wielu procesów metabolicznych. Białka są ważnymi biomolekułami strukturalnymi wykorzystywanymi przez organizmy do budowy mięśni i jako awaryjne źródło pożywienia. Dodatkowo, wraz z lipidami, białka odgrywają rolę w budowie błon komórkowych. Kwasy nukleinowe przechowują informacje dziedziczne dla organizmu w postaci cząsteczek DNA i RNA. Węglowodany służą przede wszystkim jako źródło energii dla organizmów, ale pełnią także rolę strukturalną i ochronną w roślinach, gdy przybierają one postać celulozy.
