Bij een covalente binding worden elektronen gedeeld tussen twee of meer atomen, in tegenstelling tot een ionische binding, waarbij elektronen worden overgedragen. De gedeelde elektronen worden vastgehouden in een gebied tussen de kernen dat een moleculaire orbitaal wordt genoemd. De elektronen in een covalente binding worden aangetrokken door de kernen van beide atomen, die de atomen bij elkaar houden. Covalente bindingen zijn doorgaans sterker dan ionische bindingen, omdat de elektronen sterker tussen de atomen worden vastgehouden. Covalente binding wordt vaak aangetroffen in organische verbindingen en moleculen zoals water (H2O), kooldioxide (CO2) en methaan (CH4).