Det kemiska grundämnet som finns i alla organiska molekyler är kol (C). Kol är ett icke-metalliskt grundämne som har den unika förmågan att bilda kovalenta bindningar med andra kolatomer, såväl som med en mängd andra grundämnen, såsom väte, syre, kväve och svavel. Dessa bindningar utgör ryggraden i alla organiska molekyler och ger upphov till den enorma mångfalden och komplexiteten hos organiska föreningar som finns i levande organismer. Kols mångsidiga bindningsegenskaper, tillsammans med dess förmåga att bilda stabila tetraedriska strukturer, gör det väsentligt för strukturen och funktionen hos proteiner, lipider, kolhydrater och nukleinsyror, som är livets grundläggande molekyler.