Hiiliatomin uloimmalla energiatasolla on neljä elektronia, joten se muodostaa neljä sidosta muiden atomien kanssa. Vety vastaavasti muodostaa yhden sidoksen, koska sen uloimmalla kuorella on vain yksi elektroni. Hiiliatomit muodostavat sidoksia toisten hiiliatomien ja monien muiden alkuaineiden kanssa. Orgaanisissa yhdisteissä tyypillisimpiä hiileen sitoutuvia aineita ovat vety (H), happi (O), typpi (N), rikki (S) ja kloori (Cl).

Hiiliatomit voivat ketjuuntua, ja ketjut voivat haarautua, muodostaa renkaita ja liittyä yhteen verkostoiksi.





Hiiliatomit voivat muodostaa keskenään yksin-, kaksin-, tai kolminkertaisen sidoksen. Nelinkertainen sidos ei ole mahdollinen.