As ligações que mantêm os átomos juntos dentro de uma molécula são chamadas de ligações químicas . Existem três tipos principais de ligações químicas:

* Ligações covalentes: Estes são o tipo de ligação mais forte e envolvem o compartilhamento de elétrons entre dois átomos. As ligações covalentes são normalmente encontradas em moléculas compostas de não metais, como água (H₂O) e metano (CH₄).
* Ligações iônicas: Essas ligações envolvem a transferência de elétrons de um átomo para outro, resultando na formação de íons (átomos com carga positiva ou negativa). As ligações iônicas são normalmente encontradas em compostos compostos por um metal e um não metal, como o cloreto de sódio (NaCl).
* Ligações metálicas: Essas ligações envolvem o compartilhamento de elétrons entre um grande número de átomos em uma rede metálica. Esse “mar” de elétrons confere aos metais suas propriedades características, como condutividade e maleabilidade.

Além desses três tipos primários, também existem interações mais fracas chamadas forças intermoleculares que influenciam o comportamento das moléculas umas em relação às outras, mas não mantêm os átomos juntos dentro de uma molécula.

É importante observar que muitas moléculas possuem uma combinação desses tipos de ligação. Por exemplo, a molécula de bicarbonato (HCO₃⁻) possui ligações covalentes entre os átomos de hidrogênio, carbono e oxigênio, e uma ligação iônica entre o íon bicarbonato e outro íon.