thumb|130px|Budowa metanu, najprostszego związku organicznego Węgiel ma zdolność do tworzenia bardzo długich łańcuchów zawierających wiązanie . Zdolność ta nosi nazwę katenacji. Wiązanie węgiel-węgiel jest bardzo silne i stabilne.
Ta zdolność pozwala węglowi tworzyć praktycznie nieskończoną liczbę związków. Liczba związków zawierających węgiel w swojej strukturze jest większa niż wszystkich pozostałych związków nie zawierających węgla (nie licząc związków zawierających wodór, gdyż praktycznie każdy związek organiczny zawiera atom wodoru).
Najprostszymi związkami organicznymi są węglowodory – związki zawierające w swojej strukturze tylko atomy węgla i wodoru. Długość łańcucha, boczne łańcuchy oraz grupy funkcyjne wpływają na właściwości związku.
thumb|left|Węgiel jest głównym składnikiem wszystkich plastikowych materiałów używanych powszechnie w gospodarstwach domowych
Węgiel występuje w każdym organizmie żywym oraz jest podstawą chemii organicznej. Węglowodory to grupa palnych związków, które odgrywają istotną rolę w przemyśle polimerowym, petrochemicznym oraz paliw kopalnych.