De tre elementen som utgör över 99 procent av organiska molekyler är kol, väte och syre. Dessa tre kombineras för att bilda nästan alla kemiska strukturer som behövs för livet, inklusive kolhydrater, lipider och proteiner. Dessutom bildar kväve, när det är parat med dessa element, också en viktig organisk molekyl i form av nukleinsyror.
Kol
Kol är det viktigaste av elementen i att bilda organiska molekyler. faktiskt har livet på jorden kallats "kolbaserat" på grund av förekomsten av kol vid bildande av väsentliga föreningar för organismer. Kol är så utbrett i organiska föreningar på grund av dess förmåga att bilda upp till sex stabila bindningar med andra atomer; som ett resultat är kol ofta mitt i en molekyl med flera olika atomer, och det är denna mångfald som låter livet blomstra. Kol utgör cirka 10 procent av människokroppen.
Väte
Väte är den vanligaste atomen i universum och är också det vanligaste elementet i organiska molekyler. På grund av sin enskilda elektronnatur förekommer väteatomer i stora mängder i flera organiska molekyler, som ofta fungerar som en kopplingspunkt mellan den centrala kolatomen och andra atomer. Dessutom bildar väte en stark bindning med kol, vilket ger mer stabilitet till en organisk molekyl än en genomsnittlig molekyl. Syre utgör cirka 63 procent av människokroppen.
Syre
Syre är avgörande element i organiska molekyler, eftersom det, precis som kol, kan innehålla flera olika bindningar (men inte med samma styrka av kol, så det är normalt inte mitt i en organisk molekyl) och, viktigare, det ger tillräckligt med variation för att bilda en nästan oändlig mängd molekyler. Kol, väte och syre kombineras för att bilda proteiner, kolhydrater (som är en kombination av kol med vatten) och lipider, alla föreningar som är livsviktiga. Syre utgör cirka 26 procent av människokroppen.
Kväve
Även om det inte är nästan lika vanligt som kol, väte och syre, uppträder kväve i en extremt viktig typ av organisk molekyl som kallas en nukleinsyra. De två typerna av nukleinsyror som finns i celler är DNA och RNA, som utgör cellens genetiska plan och innehåller all kodifierad information som behövs för att cellen ska fungera och reproducera. Kväve utgör cirka 1 procent av människokroppen.