Трите елемента, които съставляват над 99 процента от органичните молекули, са въглерод, водород и кислород. Тези три се комбинират заедно, за да образуват почти всички химически структури, необходими за живота, включително въглехидрати, липиди и протеини. Освен това азотът, когато се сдвоява с тези елементи, също образува жизненоважна органична молекула под формата на нуклеинови киселини.
Въглерод
Въглеродът е най-важният от елементите при образуването на органични молекули; наистина животът на Земята е наричан „основан на въглерод“ поради преобладаването на въглерода при образуването на основни съединения за организмите. Въглеродът е толкова разпространен в органичните съединения поради способността му да образува до шест стабилни връзки с други атоми; в резултат на това въглеродът често е в средата на молекула с няколко различни атома и именно това разнообразие позволява животът да процъфтява. Въглеродът съставлява приблизително 10 процента от човешкото тяло.
Водород
Водородът е най-често срещаният атом във Вселената и е най-често срещаният елемент в органичните молекули. Поради своята уникална електронна природа, водородните атоми се срещат във високи количества в няколко органични молекули, често действайки като свързваща точка между централния въглероден атом и други атоми. Освен това водородът образува силна връзка с въглерода, което дава по-голяма стабилност на органична молекула, отколкото средната молекула. Кислородът съставлява приблизително 63 процента от човешкото тяло.
Кислород
Кислородът е ключов елемент в органичните молекули, тъй като подобно на въглерода, той може да съдържа няколко различни връзки (макар и не със същата сила на въглерод, следователно той обикновено не е в средата на органична молекула) и, което е важно, той добавя достатъчно разнообразие, за да образува почти безкрайно количество молекули. Въглеродът, водородът и кислородът се комбинират, за да образуват протеини, въглехидрати (което е комбинация от въглерод с вода) и липиди, всички съединения от съществено значение за живота. Кислородът съставлява приблизително 26 процента от човешкото тяло.
Азот
Въпреки че не е толкова разпространен като въглерода, водорода и кислорода, азотът се появява в изключително важен тип органична молекула, наречена нуклеинова киселина. Двата вида нуклеинови киселини, открити в клетките, са ДНК и РНК, които съставят генетичния план на клетката и съдържат цялата кодифицирана информация, необходима на клетката да функционира и да се възпроизвежда. Азотът съставлява приблизително 1% от човешкото тяло.