在94种天然元素中，碳元素相当特殊。它位于元素周期表第一周期的中心，最外层有四个电子。这不算多，但也不算少。无论是从其他原子获取电子达到八个，还是失去全部四个电子，都非常困难。因此，碳的最佳选择是与其他原子共享电子。例如，一个碳原子与四个氢原子共享电子，就形成了天然气分子（甲烷，CH4）。
碳原子最独特的特性是它们可以通过共享电子相互连接，形成长链或环状结构。这些碳链是构成生命最基本分子（例如氨基酸和核苷酸）的重要组成部分。
因此，地球上所有构成生命的化合物都以碳原子为“骨架”。煤，这种重要的化石燃料，实际上就是远古生命分子在高温高压下分解后留下的碳骨架。