關於分子中的原子（或原子團）的鍵合方式和空間排列的學說。原子由於其間電的作用而構成分子，這種電結合叫做化學鍵合。化學鍵合方式雖然可以理想地分成離子鍵、共價鍵、金屬鍵等幾類，但實際情況卻是這些理想的極限情況的混合。
離子鍵 最簡單的鍵合類型。在這種類型中，當電離能很小的活潑金屬原子與電子親合能很大的活潑非金屬原子互相接近時，前者失去電子而成為正離子，後者獲得電子而成為負離子。正負負離子之間由於庫侖引力而互相吸引，當它們充分接近時，離子的電子雲之間、原子核之間相互排斥，當接近到某一距離時，吸引力和排斥力達到暫時平衡，整個體系的能量會降低到最低點而形成穩定的離子鍵。
離子鍵化合物通常都以晶體形式存在，巖鹽就是典型的離子型晶體，晶體中不存在單個的分子（隻有NaCl蒸氣分子是離子鍵分子）。因為離子鍵沒有方向性和飽和性，隻要空間條件許可，離子可以從不同方向同時吸引幾個帶相反電荷的離子，如鈉離子周圍有 6個氯離子，氯離子周圍有6個鈉離子，正負離子在空間以相同的規則的排列方式組成晶體，整個晶體是電中性的。可見NaCl這個式子隻稱作化學式而不應稱作分子式（見晶體的鍵合）。
離子鍵的強弱可用離子晶體的“點陣能”來衡量，點陣能是指把離子型晶體裂解成氣態的正負離子所需的能量。所需能量越多，點陣能就越大，離子鍵也越強。點陣能大小與離子鍵化合物的化學性質和物理性質有密切的關系。對於相同類型的離子鍵化合物，正負離子的半徑越小，離子的電荷越多，點陣能就越高，說明離子鍵合越牢固，因此這種晶體也就具有較高的硬度、熔點和沸點。如MgO比NaCl晶體具有較高的硬度和熔點，MgO可作為耐火材料和磨料。熔融態離子鍵化合物能導電。離子鍵化合物也易熔於極性分子“水”中而成為電解質溶液。單電荷離子的堿金屬鹽、鹵化物等比多電荷離子化合物如堿土金屬鹽、碳酸鹽、矽酸鹽等有較高的溶解度。
共價鍵 主要是指由兩個原子通過共用價電子對而產生的一種化學鍵，每一對共用電子對產生一個共價鍵。如果電子對由兩個原子均衡共有，稱為非極性共價鍵；如果電子對在一定程度上較多偏向某一原子，則稱為極性共價鍵。由於偏向程度不同，具有不同程度的極性。當極性增強到電子對脫離一個原子，而為另一個原子所獨有時，即過渡成為離子鍵。此外，由一個原子提供一對電子，供兩個原子共有的，則稱為共價配鍵。
近代理論闡明瞭共價鍵的本質。共價鍵是由於自旋相反的兩個電子的原子的核外電子雲發生重疊，使兩個核之間出現一個電子雲密度大的區域形成的。這樣，整個體系能量降低而形成穩固的化學鍵。在形成共價鍵時，一般總是使原子軌道盡量重疊，這就使共價鍵具有“方向性”。
根據成鍵方式不同，共價鍵可分為σ鍵和π鍵兩種。兩核間連線稱為鍵軸。σ 鍵是指軌道沿鍵軸方向以“頭碰頭”的方式發生重疊的鍵， 如s-s電子雲重疊(氫分子中的鍵)、px-s電子雲重疊(氯化氫分子中的鍵)和px-px電子雲重疊（鹵素單質分子中的鍵），s、px等符號分別表示電子所處的狀態（見圖）。π 鍵是指軌道以“肩並肩”的方向發生重疊形成的鍵即 p電子雲側面相互重疊（見圖），通常π 鍵的重疊程度小於σ鍵，而且π鍵電子能量較高，易活動，是化學反應的積極參與者。
單鍵一般都是σ鍵，雙鍵或三鍵中有一個是σ鍵，其他的是π鍵，由於π鍵電子能量較高，所以雙鍵和三鍵化合 物比較活潑。
除瞭上述的兩個原子之間形成的雙原子共價鍵外，還有多原子共價鍵，即更多的原子共有一些電子。
上面的共價鍵理論就是“電子配對法”。原子在未化合前含有自旋相反的未成對電子，組成“電子對”，每一對電子的耦合就形成一個共價鍵，所以電子配對法也叫做價鍵法。這種理論認為，形成化學鍵的電子隻處在以此化學鍵相連的兩個原子之間的區域內。另一種理論是“分子軌道法”，它認為形成化學鍵的電子應在遍佈整個分子的區域內運動，構成整體的分子，這種理論發展較晚，它可以很好地解釋電子配對法所不能解釋的問題，如氧的順磁性、苯分子的特性等問題。
金屬鍵 金屬原子間依靠運動自由電子相互結合的鍵。不論金屬和合金在其晶體或熔融體中，由金屬原子中脫落出來的價電子在金屬原子和離子之間自由地轉移和流動，而使金屬原子及離子連接在一起，形成瞭金屬鍵。
自由電子的存在和晶體的密堆積結構使金屬具有共同的性質，如金屬的光澤、導電性、導熱性和延展性等。在外電場的影響下，自由電子就沿著外加電場定向運動而形成電流。加熱時由於金屬原子和離子的振動加強，電子運動便受到更大的阻力，因此隨著溫度的升高，金屬的電阻也增大瞭。