Een covalente binding wordt gevormd wanneer twee of meer atomen elektronen delen. De atomen die een covalente binding vormen, moeten vergelijkbare elektronegativiteiten hebben, wat betekent dat ze een vergelijkbare aantrekkingskracht op elektronen hebben. Enkele veel voorkomende elementen die covalente bindingen vormen, zijn onder meer waterstof, koolstof, stikstof, zuurstof en fluor.

Wanneer twee waterstofatomen bijvoorbeeld samenkomen, delen ze hun afzonderlijke elektronen om een ​​covalente binding te vormen. Deze binding wordt gevormd omdat het energetisch gunstiger is voor de twee atomen om hun elektronen te delen dan voor elk atoom om zijn eigen elektronen vast te houden.

Het aantal covalente bindingen dat een atoom kan vormen, hangt af van zijn valentie-elektronenconfiguratie. Valentie-elektronen zijn de elektronen in de buitenste schil van een atoom, en zij zijn de elektronen die deelnemen aan chemische bindingen. Koolstof heeft bijvoorbeeld vier valentie-elektronen, zodat het vier covalente bindingen kan vormen.

Covalente bindingen zijn het sterkste type chemische binding en worden aangetroffen in veel verschillende soorten moleculen, zoals water, koolstofdioxide en DNA.