Типът на химична връзка, който се осъществява чрез обща електронна двойка между два атома, се нарича ковалентна връзка. Ковалентната връзка е една от основните химични връзки и се образува, когато два атома споделят една или повече двойки електрони. Това споделяне е резултат от стремежа на атомите да достигнат стабилно електронно състояние, съответстващо на електронна конфигурация на най-близкия им благороден газ. Важно е да се отбележи, че ковалентните връзки могат да бъдат едно-, дву- или триелектронни, в зависимост от броя на споделените електронни двойки. Например, атомите на кислород (O) в молекулата на водата (H2O) образуват две едноелектронни връзки с атомите на водород (H), докато атомите на азот (N) в молекулата на азотен газ (N2) образуват три двуелектронни връзки помежду си. Важно е също така да се отбележи, че ковалентните връзки могат да бъдат поларни или неполарни. Поларните ковалентни връзки се образуват между атоми с различна електронегативност и в резултат на това електроните не се разпределят равномерно между атомите. Неполарните ковалентни връзки се образуват между атоми с равна или близка до равна електронегативност, където електроните се разпределят равномерно. Въпреки това, ковалентните връзки са основният механизъм за образуване на молекули и са от ключово значение за структурата и функциите на множество вещества, включително биологично активни молекули като протеини и нуклеинови киселини.