Không có ranh giới tuyệt đối giữa hợp chất hữu cơ và vô cơ. Lý do tại sao hóa học hữu cơ trở thành một ngành độc lập trong hóa học là vì hợp chất hữu cơ có các kết nối và tính chất nội tại của chúng.
Nguyên tố cacbon trong bảng tuần hoàn thường đạt được cấu hình electron ổn định (tức là tạo thành liên kết cộng hóa trị) bằng cách chia sẻ các electron ngoài cùng với các nguyên tử của các nguyên tố khác. Cách liên kết cộng hóa trị này quyết định tính chất của hợp chất hữu cơ. Hầu hết các hợp chất hữu cơ bao gồm cacbon, hydro, nitơ, oxy và một số ít cũng chứa halogen và các nguyên tố như lưu huỳnh, phốt pho và nitơ. Do đó, hầu hết các hợp chất hữu cơ có các tính chất như điểm nóng chảy thấp, dễ cháy và hòa tan trong dung môi hữu cơ, rất khác với tính chất của các hợp chất vô cơ.
Trong một phân tử hợp chất hữu cơ chứa nhiều nguyên tử cacbon, các nguyên tử cacbon kết hợp với nhau để tạo thành một xương sống phân tử mà các nguyên tử của các nguyên tố khác được gắn vào. Không có nguyên tố nào khác trong bảng tuần hoàn liên kết với nhau chặt chẽ như cacbon. Có nhiều dạng bộ xương phân tử được hình thành từ các nguyên tử cacbon, bao gồm thẳng, phân nhánh, tuần hoàn, v.v.
Trong giai đoạn đầu phát triển của hóa học hữu cơ, nguyên liệu chính của ngành hóa học hữu cơ là cơ thể động vật và thực vật, và hóa học hữu cơ chủ yếu nghiên cứu việc tách các hợp chất hữu cơ từ cơ thể động vật và thực vật.
Từ giữa thế kỷ 19 đến đầu thế kỷ 20, ngành công nghiệp hóa chất hữu cơ dần chuyển sang sử dụng hắc ín than làm nguyên liệu thô chính. Việc phát hiện ra thuốc nhuộm tổng hợp đã dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp thuốc nhuộm và dược phẩm, đồng thời thúc đẩy việc nghiên cứu các hợp chất thơm và hợp chất vòng dị vòng. Sau những năm 30, tổng hợp hữu cơ sử dụng etylen làm nguyên liệu thô đã xuất hiện. Vào khoảng những năm 40, nguyên liệu thô của ngành công nghiệp hóa chất hữu cơ dần chuyển sang dầu mỏ và khí thiên nhiên, và các ngành công nghiệp cao su tổng hợp, nhựa tổng hợp và sợi tổng hợp đã được phát triển. Khi nguồn tài nguyên dầu mỏ sắp cạn kiệt, ngành công nghiệp hóa chất hữu cơ sử dụng than làm nguyên liệu thô chắc chắn sẽ phát triển trở lại. Tất nhiên, động vật, thực vật và vi sinh vật tự nhiên vẫn là đối tượng nghiên cứu quan trọng.
Tóm tắt đối tượng nghiên cứu của hóa học hữu cơ trong một câu ngắn gọn nhất, đó là "cách hình thành liên kết cacbon-cacbon". Hóa học hữu cơ là hóa học của cacbon, và nội dung của hóa học hữu cơ, nói một cách thẳng thắn, là nghiên cứu về cách xây dựng một tòa nhà (hoặc tòa nhà nhỏ) của các nguyên tử cacbon. Bởi vì các phân tử hữu cơ hữu ích cho con người thường lớn và phức tạp, và các nguyên liệu thô mà con người có thể vứt bỏ và dễ dàng có được thường nhỏ và đơn giản.