Właściwości fizyczne związków organicznych można opisać w sposób ilościowy i jakościowy. Temperatury topnienia i wrzenia, które identyfikują związki organiczne i podają kluczowe informacje na temat ich czystości, oraz współczynnik załamania światła dostarczają ilościowej informacji na temat związku. Z drugiej strony, zapach, konsystencja, rozpuszczalność i kolor opisują związki organiczne w sposób jakościowy.

Wiązania kowalencyjne występują zazwyczaj pomiędzy atomami węgla w związkach organicznych. Dla każdego z tych atomów węgla, 4 jest numerem walencyjnym. Dzięki temu, atomy węgla są zdolne do tworzenia (wiązań podwójnych i potrójnych), które zwiększają stopień nienasycenia związku organicznego. Ze względu na zdolność wiązania się atomów węgla przez trwałe wiązania chemiczne (katenacja), większość związków organicznych jest zbudowana z pierścieni lub łańcuchów węglowych o różnej długości i kształcie. Zdolność ta wynika z charakteru niepolarnego wiązania pomiędzy atomami węgla. Rozkład elektronów pomiędzy tymi dwoma pierwiastkami chemicznymi zależy od tych samych wartości ich elektroujemności (2,55) i nie powoduje powstawania elektrofilu.

Większość związków organicznych topi się, sublimuje lub rozkłada się w temperaturze powyżej 300°C. Rozpuszczalność związków organicznych zależy od struktury węglowej, obecności różnych i typu rozpuszczalnika. Na przykład, obojętne związki organiczne są zazwyczaj mniej rozpuszczalne w środowisku wodnym aniżeli w rozpuszczalnikach organicznych. Wyjątkiem od tej reguły są związki wykazujące charakter jonowy (np. sole kwasów karboksylowych, czwartorzędowe sole amoniowe, aminokwasy i niektóre związki o małej masie cząsteczkowej (np. kwas octowy ( \( \ce{CH}{_3}{-}\ce{COOH} \)) lub formaldehyd ( \( \ce{H}{-}\ce{COH} \)). Inne związki organiczne rozpuszczają się w czystych rozpuszczalnikach organicznych (np. metanolu ( \( \ce{CH}_{3}\ce{-OH} \)), toluenie ( \( \ce{C}{_6}\ce{H}{_5}{-}\ce{OH} \)), itp. lub w ich mieszaninach.

Większość związków organicznych tworzy szereg homologiczny. Przykładowo, Węglowodory-Rys. 2 przedstawia szereg homologiczny najprostszych węglowodorów.