Wetenschappers verwijzen gewoonlijk naar verbindingen die het element koolstof bevatten als organisch, hoewel sommige koolstofbevattende verbindingen niet organisch zijn. Koolstof is uniek onder andere omdat het zich op vrijwel onbeperkte manieren kan binden met elementen zoals waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel en andere koolstofatomen. Elk levend wezen heeft vier soorten organische verbindingen nodig om te overleven: koolhydraten, lipiden, nucleïnezuren en eiwitten. Organismen komen deze fundamentele verbindingen tegen in hun voeding of kunnen ze in hun lichaam maken.
Koolhydraten
Koolhydraten zijn organische verbindingen die koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen bevatten in een 1-2-1 verhouding. Wetenschappers erkennen drie verschillende soorten koolhydraten die variëren in het aantal suikermoleculen ze bevatten, volgens Dr. Mary Jean Holland van de afdeling Natuurwetenschappen aan het Baruch College. Monosachariden, zoals glucose, bevatten één suikermolecuul. Disacchariden zoals sucrose en lactose hebben twee suikermoleculen. Polysachariden zoals zetmeel en cellulose zijn schakels van talrijke suikermoleculen. Organismen gebruiken koolhydraten als energie, in bepaalde celstructuren en als een manier om energie op te slaan voor later gebruik. Professor William Reusch geeft in zijn Virtual Textbook of Organic Chemistry aan dat koolhydraten de meest voorkomende organische verbindingen in organismen, waarbij glucose het meest bekende koolhydraat is het formulier.
Lipiden
Lipiden bestaan uit verbindingen zoals vetten, oliën en wassen. Deze organische verbindingen slaan energie op, vormen structurele componenten in cellen en dienen als isolatie in organismen. Dr. Alfred Merrill en Dr. Rachel Shireman, schrijven in de Journal of Nutrition, stellen dat het menselijke dieet slechts een paar essentiële lipidentypes zou moeten bevatten: linolzuur en de vitamines A, D, E en K. De voedingsrichtlijnen voor Amerikanen van het Amerikaanse ministerie van landbouw uit 2005 beveelt volwassenen aan om vet in hun dieet te beperken tot 20 tot 35 procent van de dagelijkse calorieën.
Nucleïnezuren
Er zijn twee soorten nucleïnezuren in levende wezens: deoxyribonucleïnezuur (DNA) en ribonucleïnezuur (RNA). Vaak beschreven als de "blauwdruk" van het leven, dicteert DNA de genetische codes van organismen, die op hun beurt hun kenmerken bepalen. DNA slaat de informatie op om een speciaal type RNA te maken dat boodschapper-RNA of mRNA wordt genoemd. RNA is direct verantwoordelijk voor de aanmaak van eiwitten. DNA bestaat uit afzonderlijke eenheden die nucleotiden worden genoemd en die de vorm aannemen van twee afzonderlijke strengen die samen zijn gewikkeld in een gedraaide ladderachtige vorm die een dubbele helix wordt genoemd. RNA, ook bestaande uit nucleotiden, vormt een enkele streng die zeer nauw verwant is aan DNA. De variabiliteit in de sequenties van de nucleotiden in ons DNA en RNA maakt ons tot individuen door de verschillende eiwitten te bepalen die ons lichaam maakt en, uiteindelijk, de kenmerken die we bezitten.
Eiwitten
Eiwitten zijn mogelijk de meest veelzijdige van alle soorten organische verbindingen die in levende wezens worden aangetroffen. Ze maken bepaalde reacties mogelijk in organismen, transporteren andere verbindingen door het lichaam, helpen lichaamsdelen te bewegen, zorgen voor structuur en dragen in principe bij aan alle functies in het lichaam. Net als andere organische verbindingen bestaan eiwitten uit kleinere bouwstenen die aminozuren worden genoemd. De meeste eiwitten op aarde bevatten combinaties van slechts 20 aminozuren, volgens het Biotechnology Hypertextbook van de Colorado State University.