No hi ha una demarcació absoluta entre compostos orgànics i inorgànics. La raó per la qual la química orgànica s'ha convertit en una disciplina independent de la química és que els compostos orgànics tenen les seves connexions i propietats intrínseques.
L'element carboni de la taula periòdica generalment aconsegueix una configuració electrònica estable (és a dir, forma un enllaç covalent) compartint electrons exteriors amb àtoms d'altres elements. La manera com s'uneix aquest enllaç covalent determina les propietats del compost orgànic. La majoria de compostos orgànics es componen de carboni, hidrogen, nitrogen, oxigen, i alguns també contenen halògens i elements com sofre, fòsfor i nitrogen. Per tant, la majoria dels compostos orgànics tenen propietats com ara baix punt de fusió, combustibles i solubles en dissolvents orgànics, que són molt diferents de les propietats dels compostos inorgànics.
En una molècula de compost orgànic que conté múltiples àtoms de carboni, els àtoms de carboni es combinen entre si per formar una columna vertebral molecular a la qual s'uneixen els àtoms d'altres elements. No hi ha cap altre element a la taula periòdica que s'uneixi tan fermament com el carboni. Hi ha moltes formes d'esquelets moleculars formats a partir d'àtoms de carboni, incloent rectes, ramificats, cíclics, etc.
En l'etapa inicial del desenvolupament de la química orgànica, les principals matèries primeres de la indústria de la química orgànica eren els cossos animals i vegetals, i la química orgànica estudiava principalment la separació de compostos orgànics dels cossos animals i vegetals.
Des de mitjans del segle XIX fins a principis del segle XX, la indústria química orgànica va canviar gradualment a quitrà de hulla com a matèria primera principal. El descobriment dels colorants sintètics ha propiciat el floriment de les indústries colorants i farmacèutiques, i ha promogut l'estudi de compostos aromàtics i heterocíclics. Després dels anys 30 va sorgir la síntesi orgànica utilitzant etilè com a matèria primera. Al voltant dels anys 40, les matèries primeres de la indústria química orgànica van canviar gradualment a petroli i gas natural, i es van desenvolupar les indústries de cautxú sintètic, plàstics sintètics i fibres sintètiques. A mesura que els recursos petroliers estan a punt d'esgotar-se, la indústria química orgànica que utilitza carbó com a matèria primera està obligat a desenvolupar-se de nou. Per descomptat, els animals naturals, les plantes i els microorganismes segueixen sent temes d'investigació importants.
Per resumir l'objecte de recerca de la química orgànica en la frase més concisa, és "com formar enllaços carboni-carboni". La química orgànica és la química del carboni, i el contingut de la química orgànica és, per dir-ho sense embuts, l'estudi de com construir un edifici (o petit edifici) d'àtoms de carboni. Perquè les molècules orgàniques que són útils per a les persones són generalment grans i complexes, i les matèries primeres que les persones poden disposar i obtenir fàcilment són sovint petites i senzilles.