Los seres vivos están compuestos por sustancias inorgánicas, que también se encuentran en los objetos sin vida, y sustancias orgánicas, que les son exclusivas.

El agua (H2O), de naturaleza inorgánica, es la sustancia más abundante en los seres vivos. En promedio, un 70% del peso de los organismos corresponde al agua.
El agua es indispensable por su capacidad de disolver una gran variedad de sustancias, gracias a lo cual posibilita funciones como:

• La interacción de distintos reactivos en el metabolismo celular.
• La absorción y transporte de sustancias en las plantas.
• La digestión de los alimentos.
• El transporte de nutrientes, desechos y otras sustancias en la sangre.
• La excreción de desechos.

Por otra parte, el alto calor específico del agua hace que ésta absorba grandes cantidades de calor con poca variación de la temperatura, actuando como un regulador de la temperatura corporal. También, gracias a su alto calor de vaporización, ayuda a la disipación del calor corporal, causando un efecto refrigerante.

Otras sustancias inorgánicas presentes en los seres vivos son los minerales, que se encuentran formando sales o bien como partículas con carga eléctrica, llamadas iones. Entre los minerales más abundantes se hallan el calcio, el fósforo, el magnesio, el cloro, el sodio y el potasio. Algunos minerales están presentes en pequeñas cantidades, aunque no por ello son menos importantes; por ejemplo: hierro, zinc, cobre, selenio, yodo.

Después del agua, las sustancias más representadas en los seres vivos son los compuestos orgánicos.  Estos derivan del elemento carbono (C), cuyos átomos tienden a enlazarse unos con otros, formando cadenas y anillos. En los compuestos orgánicos, el carbono se combina preferentemente con otros tres elementos: hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N). Los cuatro son conocidos en conjunto como bioelementos principales. 
Las moléculas orgánicas están formadas por gran cantidad de átomos; muchas de ellas son macromoléculas. Las macromoléculas suelen tener estructura de polímero (poli: muchos; mero: parte). Se considera polímero a la molécula formada por una numerosa serie de moléculas menores, los monómeros, que se comportan como unidades de construcción, cual los eslabones de una cadena.

Los polímeros se sintetizan mediante reacciones de condensación, en las cuales la unión entre dos monómeros se acompaña de la formación de una molécula de agua. A la inversa, la adición de agua a un polímero, posibilita la separación de los monómeros. Esta reacción se denomina hidrólisis (hidro: agua y lisis: ruptura).

Las familias más importantes de sustancias orgánicas son: los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los nucleótidos.

Los glúcidos, compuestos por C, H y O, son sustancias hidrofílicas (con “amor” por el agua), que cumplen funciones energéticas y estructurales. Son sintetizados por los vegetales en el proceso de fotosíntesis.
Los más simples, llamados monosacáridos, están formados por cadenas de 3 a 7 átomos de carbono. Su fórmula general es Cn(H2O)n, donde n es un número comprendido entre 3 y 7. Esta fórmula les valió el nombre de “hidratos de carbono” (pues el O y el H se hallan en la proporción 2 a 1, como en el agua). Son sólidos cristalinos, de sabor dulce (azúcares) y se disuelven en agua. La glucosa, un monosacárido de 6 carbonos (hexosa), es el principal producto de la fotosíntesis, y la fuente de energía celular por excelencia.
Los monosacáridos, especialmente las hexosas, son utilizados como unidades para la síntesis de glúcidos más complejos. Dos o más moléculas de monosacáridos forman cadenas, dando origen a los oligosacáridos (cadenas de hasta 10 unidades) y a los polisacáridos, macromoléculas poliméricas.
Las uniones entre los monosacáridos, denominadas uniones glicosídicas, ocurren por reacciones de condensación. Inversamente, la separación de los oligosacáridos y los polisacáridos en los monómeros que los constituyen, se lleva cabo mediante reacciones de hidrólisis.

En el siguiente cuadro se detallan algunos ejemplos de glúcidos, su composición química y las funciones que desempeñan.

Los lípidos son un grupo de sustancias insolubles en agua. Los más simples están  formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, mientras que los más complejos contienen además nitrógeno y fósforo (P).
Las grasas y los aceites, también conocidos como triglicéridos, surgen de la unión de tres moléculas de ácidos grasos con un alcohol llamado glicerol. El enlace químico que establecen recibe el nombre de enlace éster.
Los ácidos grasos que forman las grasas son saturados, mientras los que forman los aceites son insaturados (los términos saturado e insaturado se refieren a los tipos de uniones que establecen entre sí los átomos de carbono de la molécula). La diferencia en la estructura de los ácidos grasos influye en su fluidez, por lo cual, a temperatura ambiente, los aceites son líquidos, en tanto las grasas se presentan como sólidos.
Los aceites se encuentran principalmente en los vegetales, donde funcionan como sustancias de reserva energética; son almacenados en muchas semillas.
Las grasas son características de los animales. Se almacenan en el citoplasma de los adipocitos, las células del tejido adiposo. Este tejido, ubicado bajo la piel y también entre los órganos internos, funciona como aislante térmico, brinda protección mecánica y contiene, en sus gotas de grasa, la reserva de energía a largo plazo.
Las ceras, producto de la combinación entre un alcohol y un ácido graso, son lípidos con función protectora. Forman cubiertas que impermeabilizan hojas y frutos.

Otros lípidos más complejos, como los fosfolípidos y los glucolípidos, son los componentes fundamentales de las membranas biológicas. Estas moléculas tienen una parte hidrofílica, la “cabeza” y otra parte hidrofóbica, las “colas”. Dicha característica hace que al formar las membranas se dispongan en bicapas, donde solamente las cabezas se exponen al agua, en tanto las colas quedan ocultas en el espesor de la bicapa, a resguardo del agua.

Los esteroides son un grupo de lípidos que incluyen al colesterol, de origen animal y a los fitoesteroles, de origen vegetal.
El colesterol es un componente de las membranas. Los animales también lo utilizan como materia prima para fabricar vitamina D, sales biliares y muchas hormonas.
Otros lípidos llamados terpenos incluyen a la vitamina A y a sus parientes, los pigmentos vegetales carotenoides, de color naranja, que se encuentran en la zanahoria, el tomate y las hojas, donde se hacen visibles en el otoño, cuando se descompone la clorofila.
En los animales, el transporte de los lípidos en la sangre se ve dificultado debido a su insolubilidad. Por ello, los lípidos son incluidos en unas partículas denominadas lipoproteínas, que los transportan en la circulación.

Las proteínas son macromoléculas formadas por una o más cadenas de aminoácidos. Los aminoácidos contienen C, H, O, N y en algunos casos, azufre (S). Todos tienen un grupo químico amino y un grupo ácido y se diferencian entre sí en una parte de la molécula llamada radical (R). Existen 20 radicales y por lo tanto, 20 aminoácidos diferentes.
Los aminoácidos se unen entre sí mediante los enlaces peptídicos, formando cadenas proteicas que varían en el número y la secuencia de aminoácidos. Las posibilidades de combinación son muchas y cada proteína tiene una secuencia que la identifica.
Las proteínas también se caracterizan por presentar una estructura tridimensional, que resulta del plegamiento en el espacio de las cadenas de aminoácidos. La estructura tridimensional es muy importante, pues influye en la función de la proteína. Por ejemplo, las enzimas o la hemoglobina, que actúan en medio acuoso, adoptan una forma globular. Otras, en cambio, presentan una forma fibrosa. Por ejemplo, el colágeno, con su estructura de triple hélice, forma las fibras que dan sostén al tejido conectivo.