Molekyyliyhdisteessä atomit sopivat elektronien yhteiskäytöstä eli muodostavat elektronipareja. Tarkoitus on, että molemmille atomeille tulee käyttöön kahdeksan elektronia viimeiselle kuorelle. Atomi voi tarvittaessa osallistua useampaankin elektronipariin (max. 4) ja kahden saman atomin välille voi muodostua 3 elektroniparia. Molekyylisidosta kutsutaan myös kovalenttiseksi sidokseksi.

Molekyyyhdisteet liukenevat harvoin veteen ja jos liukenevat, niiden vesiliuos ei johda sähköä. Molekyylisidos muodostuu yleensä kahden epämetallin välille.