För kovalenta föreningar är de representativa partiklarna molekyler. Molekyler är elektriskt neutrala grupper av atomer som hålls samman av kovalenta bindningar. Kovalenta bindningar bildas när atomer delar elektroner för att uppnå en stabil elektronkonfiguration. Molekyler kan vara sammansatta av två eller flera atomer av samma grundämne (t.ex. H2, O2) eller olika grundämnen (t.ex. H2O, CO2). En kovalent förenings egenskaper bestäms av atomerna som utgör molekylen och det sätt på vilket atomerna är sammanbundna.