Ковалентные связи углерода с элементами водорода, кислородом, азотом, фосфором и серой являются основными в биоорганических соединениях. Например, углерод образует связи с водородом в углеводородах (например, метане), с кислородом в углеводородах и кислородсодержащих органических соединениях (например, этиловом спирте), с азотом в аминокислотах (базовых блоках белков), с фосфором в нуклеотидах (структурных единицах нуклеиновых кислот) и с серой в аминокислотах.