在已知的百余种元素中，生命过程中所必须的27种元素，称为生物元素。生物体所采用的构成自身的元素，都是经过长期选择确定的。生物元素都是在自然界中含量丰富的，容易得到的元素。它们主要是轻元素，生物元素组成生命所需无机物和有机物。

主要的生物元素C、H、O、N占生物元素总量的95%以上，原子序数为8或8以下。它们和P、S、K、Na、Ca、Mg、Cl共11种元素，构成生物体全部质量的99%以上，称为常量元素，原子序数在20以下。另外16种成为微量元素，包括B、F、Si、Se、As、I、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo，原子序数在53以下，占人体总量不足1%。2010年12月3日，美国宇航局宣布，发现一种能够利用有毒元素As生存和繁殖的微生物——变形菌纲的GFAJ-1菌株，它的细胞成分构成中As元素代替了P元素。

无机化合物简称无机物，指除碳氢化合物及其衍生物以外的一切元素及其化合物，如H2O、NaCl、硫酸等。绝大多数的无机物可以归入氧化物、酸、碱和盐4大类。生物体中的无机物主要有水及一些无机离子，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO42-、HPO42-等。

有机物是有机化合物的简称，即碳氢化合物（烃）及其衍生物。但是并非所有含碳的化合物都是有机化合物，比如CO、CO2。除了碳元素外有机物还可能含有其他几种元素。如H、N、S等。但到现在人类却已经发现了超过1000万中有机物。而它们的特性更是千变万化。因此，有机化学是化学中一个相当重要的研究范畴。　除水和一些无机盐外，生物体的组成成分几乎全是有机物，如淀粉、蔗糖、油脂、蛋白质、核酸以及各种色素。过去误以为只有动植物（有机体）能产生有机物，故取名“有机”。

现在不仅许多天然产物可以用人工方法合成，而且可以从动植物、煤、石油、天然气等分离或改造加工制成多种工农业生产和人民生活的必需品，象塑料、合成纤维、农药、人造橡胶等。与无机物相比，有机物的种类众多，一般挥发性较大、熔点和沸点较低，反应较慢（较复杂）。溶于有机溶剂，且能燃烧。碳原子可用共价键彼此连接生成多种结构，组成数量巨大的不同种类的有机分子骨架。

按照基本结构，有机物可分成3类：（1）开链化合物，又称脂肪族化合物，因为它最初是在油脂中发现的。其结构特点是碳与碳间连接成不闭口的链。（2）碳环化合物（含有完全由碳原子组成的环），又可分成脂环族化合物（在结构上可看成是开链化合物关环而成的）和芳香族化合物（含有苯环）两个亚类。（3）杂环化合物（含有由碳原子和其他元素组成的环）。在烃分子中，共价连接的碳原子是骨架，碳的其他键则与氢结合。烃骨架非常稳定，因为形成碳-碳单键和双键的碳原子同等享用它们之间的电子对。烃的氢原子可以被不同的功能团（官能团）取代产生不同类的有机物。功能团决定分子的主要性质，所以有机物也常根据其功能团分类。有机生物分子的功能团比其烃骨架在化学上活泼得多，它们能改变邻近原子的几何形状及其上的电子分布，从而改变整个有机分子的化学反应性。从有机分子中的功能团可以分析和推测其化学行为和反应。如酶（细胞的催化剂）可识别生物分子中的特殊功能团并催化其结构发生特征性变化，大多数生物分子是多功能的，含有两种或多种功能团。在这些分子中，每种类型的功能团有其自己的化学特征和反应。如氨基酸具有至少两种功能团——氨基和羧基。丙氨酸的化学性质就基本决定于其氨基和羧基。又如葡萄糖也是多功能的生物分子，其化学性质基本决定于羟基和醛基两种功能团。生物分子的功能团在其生物活性中起着重要的作用。生物分子中某些其他的功能团列于表中。