Orgaaninen kemikaali, jota kutsutaan myös orgaaniseksi yhdisteeksi, määritellään rakennettavaksi molekyyleistä, joissa on hiilipohjaisia atomeja. Erityisesti se koostuu hiiliatomeista, jotka on kiinnitetty vetyatomeihin, sekä useista muista funktionaalisten ryhmien elementeistä, kuten hapesta, typestä, rikistä jne. Yleensä orgaaninen kemikaali on sitoutunut kovalenttisesti, mikä tarkoittaa, että elektronit ovat jaettuja atomien välillä . Tämä ominaisuus on syy siihen, miksi orgaaniset kemikaalit voidaan rakentaa useisiin pitkiin ketjuihin ja renkaisiin ja muodostaa siteitä erittäin vakaasti.
Kuten nimestä voi päätellä, orgaaninen kemikaali esiintyy luonnossa, vaikkakin monenlaisissa yhdistelmissä. Itse asiassa niitä esiintyy kaikissa elävissä organismeissa ja ne muodostavat kaikkien biologisten prosessien ytimen. Kuitenkin orgaaniset yhdisteet ohjaavat myös monia orgaanisia kemiallisia reaktioita. Kaksi yksinkertaisinta reaktiota ovat palaminen ja saippuointi tai rasvojen hydrolyysi saippuan valmistamiseksi. Tietyt reaktiot voivat kuitenkin tuottaa myös uusia orgaanisia aineita, mukaan lukien synteettisten lääkkeiden valmistukseen käytetyt aineet ja erilaisten kulutustavaroiden valmistukseen tarvittavat raaka -aineet.
Vaikka orgaanisen kemian tutkimus on laajentunut käynnistämään orgaanisia reaktioita elävien organismien ulkopuolella (in vitro ja uusien kemikaalien synteesi, kentällä oli vaatimaton alku. Itse asiassa 19-luvun puoliväliin asti tiedemiehet uskoivat, että ”Tämä orgaaninen yhdiste ei voinut kopioida elottomasta materiaalista. Tämä ajattelutapa alkoi kuitenkin muuttua, kun kemisti Friedrich Wöhler valmisti ureaa ammoniumsyanaatista vuonna 1828, joka on ensimmäinen tunnettu synteesi orgaanisesta kemikaalista ei-orgaanisesta lähteestä. 1890 -luvulla lääketeollisuuden syntymää juhlittiin valmistamalla aspiriinia asetyylisalisyylihaposta saksalainen lääke- ja väriaineyritys Bayer.
Nykyään orgaaniset yhdisteet luokitellaan yleensä joko luonnollisiksi tai synteettisiksi, vaikka alaluokituksiakin on olemassa. Luonnolliset orgaaniset yhdisteet ovat peräisin elävistä organismeista eli kasveista tai eläimistä. Ne sisältävät monia vitamiineja, hiilihydraatteja, rasvoja, aminohappoja, entsyymejä ja alkaloideja. Synteettiset orgaaniset yhdisteet syntyvät kemiallisella reaktiolla riippumatta siitä, esiintyykö alkuperäinen materiaali luonnollisesti vai ei. Keinotekoisten materiaalien, kuten muovin, lisäksi epäorgaanisia yhdisteitä ovat sulfidit, oksidit ja mineraalit.
Koska orgaanisia kemikaaleja on kaikissa elävissä olennoissa, saattaa tuntua ironiselta, että maapallo koostuu pääasiassa epäorgaanisista materiaaleista. Esimerkiksi planeetan kuori sisältää enimmäkseen oksideja, joita pidetään epäorgaanisina, vaikka ne sisältävät hiiliatomeja. Muita hiilipohjaisia yhdisteitä on luonnossa, mutta niitä kutsutaan edelleen epäorgaanisiksi. Joitakin esimerkkejä ovat kababaatit (suolat) ja hiilen allotroopit (timantit ja grafiitti).