Cząsteczki najczęściej występujące w organizmach żywych i zbudowane na szkielecie węglowym są znane jako molekuły organiczne. Węgiel jest połączony w łańcuch lub pierścień z wodorem i różnymi grupami funkcyjnymi przyłączonymi do łańcucha lub pierścienia, tworząc monomer. Monomery łączą się, tworząc cząsteczki. We wszystkich komórkach znajdują się cztery wspólne grupy cząsteczek organicznych.
Węglowodany
Węglowodany mają atom węgla z dwoma atomami wodoru i od trzech do sześciu atomów tlenu. W komórkach roślinnych węglowodany zapewniają strukturę w postaci celulozy i pokarmu w postaci skrobi. Wszystkie cukry to węglowodany, które napędzają liczne aktywności komórkowe, w tym fotosyntezę. Przykładami węglowodanów są glikogen, glukoza, sacharoza i laktoza.
Lipidy
Zbudowane z łańcucha węglowego i wodorowego kwasów tłuszczowych z grupą alkoholową na końcu, lipidy obejmują tłuszcze, woski, steroidy i cholesterol. Po wykorzystaniu węglowodanów na energię, komórki przekształcają nadmiar w tłuszcze i oleje do magazynowania energii. Grupa lipidowa hormonów i sterydów wysyła wiadomości między komórkami, na przykład kiedy adrenalina skłania organizm do działania w obliczu niebezpieczeństwa. Lipidy tworzą również błony komórkowe.
Białka
Zbudowane z różnych kombinacji 20 aminokwasów białka pełnią w komórkach liczne funkcje. Białka obejmują enzymy, które katalizują reakcje, kolagen i keratynę, które nadają strukturę, hemoglobinę dostarczającą tlen i mikrotubule wspomagające ruch i podział komórek.
Kwasy nukleinowe
Kwasy nukleinowe składają się z nukleotydów zbudowanych z cukru, grupy fosforanowej i jednej z pięciu zasad azotowych. DNA jest rodzajem kwasu nukleinowego z dezoksyrybozą dla cukru i adeniny oraz guaniną, cytozyną i tyminą jako zasadami azotowymi. RNA jest podobny do DNA, ale zawiera rybozę zamiast dezoksyrybozy jako swój cukier, a także uracyl jako zasadę azotową. Inne kwasy nukleinowe obejmują cząsteczki przenoszące energię ATP i NAD.