Orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden välillä ei ole absoluuttista rajaa. Syy siihen, miksi orgaanisesta kemiasta on tullut itsenäinen kemian tieteenala, on se, että orgaanisilla yhdisteillä on luontaiset yhteydet ja ominaisuudet.
Hiilielementti jaksollisessa taulukossa saavuttaa yleensä vakaan elektronisen konfiguraation (eli muodostaa kovalenttisen sidoksen) jakamalla ulkoiset elektronit muiden alkuaineiden atomien kanssa. Tapa, jolla tämä kovalenttinen sidos sitoutuu, määrittää orgaanisen yhdisteen ominaisuudet. Useimmat orgaaniset yhdisteet koostuvat hiilestä, vedystä, typestä, hapesta, ja muutamat sisältävät myös halogeeneja ja alkuaineita, kuten rikkiä, fosforia ja typpeä. Siksi useimmilla orgaanisilla yhdisteillä on ominaisuuksia, kuten alhainen sulamispiste, palavia ja orgaanisiin liuottimiin liukenevia, jotka eroavat suuresti epäorgaanisten yhdisteiden ominaisuuksista.
Orgaanisessa yhdistemolekyylissä, joka sisältää useita hiiliatomeja, hiiliatomit yhdistyvät keskenään muodostaen molekyylirungon, johon muiden alkuaineiden atomit ovat kiinnittyneet. Jaksotaulukossa ei ole toista elementtiä, joka sitoutuisi toisiinsa yhtä lujasti kuin hiili. Hiiliatomeista muodostuneita molekyylirunkoja on monia muotoja, mukaan lukien suorat, haaroittuneet, sykliset jne.
Orgaanisen kemian kehityksen alkuvaiheessa orgaanisen kemian teollisuuden pääraaka-aineita olivat eläin- ja kasvikappaleet, ja orgaaninen kemia tutki pääasiassa orgaanisten yhdisteiden erottamista eläin- ja kasvikappaleista.
1800-luvun puolivälistä 1900-luvun alkuun orgaaninen kemianteollisuus siirtyi vähitellen kivihiilitervan pääraaka-aineeksi. Synteettisten väriaineiden löytäminen on johtanut väri- ja lääketeollisuuden kukoistukseen ja edistänyt aromaattisten yhdisteiden ja heterosyklisten yhdisteiden tutkimusta. 30-luvun jälkeen syntyi orgaaninen synteesi, jossa raaka-aineena käytettiin eteeniä. Orgaanisen kemian teollisuuden raaka-aineet vaihtuivat 40-luvun tienoilla vähitellen öljyyn ja maakaasuun, ja synteettisen kumin, synteettisen muovin ja synteettisen kuidun teollisuutta kehitettiin. Öljyresurssien ehtyessä hiiltä raaka-aineena käyttävä orgaaninen kemianteollisuus kehittyy uudelleen. Luonnolliset eläimet, kasvit ja mikro-organismit ovat tietysti edelleen tärkeitä tutkimuskohteita.
Yhteenvetona orgaanisen kemian tutkimuskohteena tiiviimmällä lauseella, se on "miten muodostaa hiili-hiili-sidoksia". Orgaaninen kemia on hiilen kemiaa, ja orgaanisen kemian sisältö on suoraan sanottuna tutkimusta siitä, kuinka rakentaa rakennus (tai pieni rakennus) hiiliatomeista. Koska ihmisille hyödylliset orgaaniset molekyylit ovat yleensä suuria ja monimutkaisia, ja raaka-aineet, jotka ihmiset voivat hävittää ja helposti saada, ovat usein pieniä ja yksinkertaisia.