En química, la definición tradicional de una sustancia orgánica es cualquier molécula que contiene carbono que se encuentra en los organismos vivos. Esta definición se ha modificado desde entonces para incluir el hidrógeno y los otros elementos fundamentales de la vida, como oxigeno y nitrogeno.
Anteriormente, los científicos consideraban al átomo de carbono como el elemento principal de la vida debido a su propiedad de unión única que permite que el elemento se combine con otros cuatro átomos. Esta característica hace posible que el carbono forme sustancias complejas que se encontraron inherentemente en todos los tipos de organismos. Sin embargo, el descubrimiento de compuestos de carbono en la materia no viva ha llevado a los científicos a redefinir el significado de "orgánico".
Las cuatro bio-moléculas orgánicas esenciales que están presentes en los organismos vivos se clasifican en cuatro grupos principales: carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Estas moléculas están compuestas principalmente por los elementos carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre y fósforo. Los carbohidratos, como la glucosa y el almidón, son las fuentes principales de energía utilizable que impulsan los procesos vitales. Los componentes básicos de los carbohidratos se llaman monosacáridos. Las proteínas se construyen a partir de aminoácidos, ejemplos comunes de los cuales incluyen hormonas y enzimas. Los lípidos, que incluyen aceites y grasas, se utilizan para almacenar energía. Estos compuestos son los componentes principales en las membranas celulares. Los ácidos nucleicos, como el ácido desoxirribonucleico, o ADN, llevan el código genético de un organismo.