Alkanen zijn verzadigde koolwaterstoffen met alleen enkele bindingen (C-C) en volgen de formule CₙH₂ₙ₊₂. Alkenen zijn onverzadigde koolwaterstoffen met minstens één dubbele binding (C=C) en formule CₙH₂ₙ. Alkynen bevatten één of meer drievoudige bindingen (C≡C) met formule CₙH₂ₙ₋₂.

Functionele groepen zijn specifieke groeperingen van atomen binnen moleculen die verantwoordelijk zijn voor de karakteristieke chemische reacties van die moleculen. Voorbeelden zijn de hydroxylgroep (-OH) in alcoholen, de carbonylgroep (C=O) in aldehyden en ketonen, en de carboxylgroep (-COOH) in carbonzuren. Deze groepen bepalen de reactiviteit en eigenschappen van organische moleculen.

Stereochemie houdt zich bezig met de driedimensionale rangschikking van atomen binnen moleculen. Een molecuul is chiraal als het niet superimposeerbaar is op zijn spiegelbeeld, en heeft dan enantiomeren. De ruimtelijke oriëntatie van atomen kan de fysieke en chemische eigenschappen van verbindingen aanzienlijk beïnvloeden, wat vooral belangrijk is in de farmacologie.

Organische verbindingen worden breed geclassificeerd in alifatische verbindingen (rechte of vertakte koolstofketens), aromatische verbindingen (stabiele ringvormige moleculen met gedelokaliseerde pi-elektronen zoals benzeen), en verbindingen die zijn ingedeeld op basis van hun functionele groepen zoals alcoholen, carbonzuren, ester's en aminen.

De vier hoofdcategorieën van reactiemechanismen zijn substitutiereacties (vervanging van een atoom of groep), additiereacties (toevoeging van atomen aan meervoudige bindingen), eliminatiereacties (verwijdering van atomen met vorming van meervoudige bindingen), en herstructureringreacties (reorganisatie van de moleculaire structuur).