Un compuesto químico es un tipo de molécula (colección de átomos enlazados) formada por más de un elemento. Por ejemplo, el agua (H2O) es un compuesto, mientras que el hidrógeno diatómico (H2) no lo es. La mayoría de los átomos que forman la corteza terrestre y los organismos vivos están en forma compuesta. Los compuestos están representados por fórmulas moleculares que enumeran los átomos constituyentes y su abundancia.
Dependiendo de los átomos, un compuesto puede mantenerse unido por diferentes enlaces químicos. Los enlaces se forman a través de las interacciones de capas de electrones atómicos en varias configuraciones orbitales. Dependiendo del número de electrones que orbitan el núcleo del átomo y la cantidad de espacio en los orbitales, ciertos átomos son propensos a unirse con ciertos otros tipos de átomos. Los puntos de Lewis, un sistema gráfico de representación de tipos de enlaces compuestos, que lleva el nombre del químico Gilbert Lewis, se enseña a menudo en las clases de química de la escuela secundaria. Se ha especulado sobre la existencia de enlaces químicos desde al menos el siglo XII, aunque todo el campo no se comprendía bien hasta que Lewis introdujo el concepto de enlaces electrónicos en 12.
Cuando un átomo posee una capa de electrones «completa», no es muy reactivo y tiende a no unirse a otros átomos. Estos elementos se pueden encontrar en el extremo derecho de la tabla periódica y se denominan gases nobles. Los ejemplos incluyen helio, neón y argón.
En los compuestos químicos, el tipo de enlace más común es un enlace covalente, donde ambos átomos constituyentes tienen electronegatividad similar, lo que resulta en un intercambio uniforme de electrones. Los orbitales de los electrones se superponen y un solo electrón puede orbitar ambos núcleos atómicos, sin pertenecer a ninguno de ellos exclusivamente. Un ejemplo de una molécula que se mantiene unida por enlaces covalentes es el diamante. Un segundo tipo de enlace, el enlace iónico, ocurre en átomos con diferencias significativas en electronegatividad, donde ese átomo domina el suministro de electrones. Estos tienden a ser ligeramente más débiles que los enlaces covalentes. Un ejemplo es el cloruro de sodio o sal.
Existen otros tipos de enlaces: enlaces metálicos, fuerzas de van der Waals y varios otros. Juntos, forman todos los compuestos químicos del universo.