Οι ολεφίνες ανήκουν σε μια οικογένεια οργανικών ενώσεων που ονομάζονται υδρογονάνθρακες. Αποτελούνται από διαφορετικούς μοριακούς συνδυασμούς των δύο στοιχείων, άνθρακα και υδρογόνο. Ένα άλλο όνομα για μια ολεφίνη είναι ένα αλκένιο. Τα αλκένια περιέχουν έναν ή περισσότερους διπλούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων άνθρακα του μορίου.
Κάθε στοιχείο είναι ένα άτομο που περιέχει διαφορετικούς αριθμούς πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια ζουν στον κεντρικό πυρήνα του ατόμου, ενώ τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από τον πυρήνα σε καθορισμένα μοτίβα που ονομάζονται τροχιές. Το στοιχείο υδρογόνο έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο σε τροχιά, ενώ το στοιχείο άνθρακα έχει έξι. Τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ζεύγη και ζουν σε διαφορετικές τροχιές γύρω από τον πυρήνα. Τα σταθερά άτομα έχουν όλα τα ηλεκτρόνια ζευγαρωμένα και τα τροχιακά γεμάτα.
Τα μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια προσελκύουν άλλα άτομα που έχουν μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια για να αποκτήσουν άλλο ηλεκτρόνιο και να γίνουν σταθερά. Τα ζεύγη ηλεκτρόνια ζουν στο υψηλότερο επίπεδο ενέργειας και ονομάζονται ηλεκτρόνια σθένους. Το υδρογόνο έχει ένα ηλεκτρόνιο σθένους ενώ ο άνθρακας έχει τέσσερα. Τα άτομα μοιράζονται τα ηλεκτρόνια σθένους τους με άλλα άτομα και συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα μόριο. Υπάρχουν διάφοροι τύποι ομολόγων.
Στα μόρια της ολεφίνης, δύο από τα άτομα άνθρακα σχηματίζουν έναν διπλό δεσμό μεταξύ τους μοιράζοντας τα ηλεκτρόνια σθένους μεταξύ τους αντί να μοιράζονται με ένα άτομο υδρογόνου. Διαμορφώνονται διαφορετικές μοριακές δομές, ανάλογα με το πού συμβαίνουν οι διπλοί δεσμοί. Η απλούστερη ένωση ολεφίνης έχει διπλό δεσμό άνθρακα και τέσσερις απλούς δεσμούς υδρογόνου. Δύο άτομα υδρογόνου συνδέονται με καθένα από τα άτομα άνθρακα στην πλευρά απέναντι από τον διπλό δεσμό.
Οι ολεφίνες σχηματίζουν διαφορετικές ενώσεις με βάση τη δομή τους. Μερικά έχουν μικρές αλυσίδες με μόνο δύο, τρεις ή τέσσερις άνθρακες, όπως το αιθυλένιο. Άλλοι σχηματίζουν μεγάλες αλυσίδες ή δομές κλειστού δακτυλίου. Ορισμένα έχουν συνδυασμό και των δύο.
Οι ολεφίνες, ή αλκένια, σχηματίζονται φυσικά σε πολλά έμβια όντα. Σύμφωνα με το βιβλίο του Bruce Hathaway, Organic Chemistry, το θρεπτικό β-καροτένιο είναι μια φυσική ολεφίνη που βρίσκεται στα καρότα. Περιέχει μια αλυσίδα ατόμων άνθρακα διπλά και μοναδικά συνδεδεμένα μαζί με μια δομή δακτυλίου κοντά σε κάθε άκρο. Η απλή ολεφίνη, το αιθυλένιο, προάγει την ωρίμανση των φρούτων. Η μεγαλύτερη εμπορική τους εφαρμογή ολεφινών έρχεται στη βιομηχανία πετρελαίου, όπου χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βενζίνης με υψηλή περιεκτικότητα σε οκτάνιο.