Her karbon atomu dört kimyasal bağ oluşturur. Karbon en yaygın olarak elektron paylaşan iki atom olan kovalent bağları oluşturur, ancak bazen kalsiyum karbid gibi bileşiklerde bulunan iyonik bağları oluşturur.
Karbon altı elektron içerir: iki iç yörüngede ve dördü dış yörüngede. Dış yörünge, sekiz elektrona ulaştığında tamamlanır ve böylece karbon atomları, paylaşmak için elektronlu diğer atomlarla kovalent bağlar oluşturur. Her ne kadar karbon dört değerlikli veya dış elektronlu tek element olmasa da, en küçüğüdür ve çok daha büyük moleküllerin bir parçası olarak rahatça sığmasına izin verir.
Kovalent olarak bağlanmış karbon içeren herhangi bir bileşik, organik bir bileşik olarak kabul edilir. 10 milyondan fazla organik bileşik, sürekli olarak daha fazlasını sentezleyen kimyagerler tarafından bilinmektedir. Karbon'un karbon-karbon zincirleri oluşturma yeteneği, karbonun bu kadar çok bileşik oluşturmasının bir nedenidir. Karbon atomları zincirler, karmaşık dallar ve halkalar oluşturabilir. Bir, iki veya üç elektronu paylaşarak elementlerle karbon bağı yapar ve bu da geniş bir yelpazedeki diğer atomlarla bağlanmasına izin verir. Hidrojen karbonla en çok bağlanan elementtir, ancak azot, oksijen, fosfor, kükürt ve halojenlerle birlikte birçok atom türü ile birlikte organik moleküller oluşturmak için karbonla bağlanır.
