البنية الكيميائية تمثيل يوضح ترتيب الذرات والروابط داخل الجزيء أو المركب، ويعد أساساً لفهم خواص المواد وتفاعلاتها. تكشف البنية عن نوع الذرات وعددها وكيفية اتصالها وشكلها الفراغي، مما يساعد على تفسير السلوك الكيميائي والفيزيائي والبيولوجي. تستخدم الصيغ والرسوم والنماذج لتمثيل البنية، من الصيغ البسيطة إلى النماذج الثلاثية الأبعاد التي توضح الزوايا والتوزيع الإلكتروني. تمثل البنية الكيميائية لغة مركزية في الكيمياء، لأنها تحول المادة من اسم أو صيغة مجردة إلى نظام قابل للفهم والتنبؤ والتصميم.

الهندسة الجزيئية ترتيب الذرات داخل الجزيء في هيئة ثلاثية الأبعاد، وهو ترتيب يؤثر في كثير من خصائص الجزيء وسلوكه. تتحدد الأشكال الجزيئية بعدد الذرات المرتبطة بالذرة المركزية وبعدد أزواج الإلكترونات والزوايا بين الروابط. ومن أشكالها الخطي والمنحني والمثلث المستوي والهرمي الثلاثي ورباعي السطوح وثنائي الهرم الثلاثي والمربع الهرمي وثماني السطوح، ولكل شكل زوايا وخصائص ناتجة عن توزيع الإلكترونات والروابط.

الصيغة البنيوية تمثيل كيميائي يوضح ترتيب الذرات والروابط داخل الجزيء، لا مجرد عدد الذرات وأنواعها. تساعد هذه الصيغة على فهم شكل المركب وخواصه وتفاعلاته، لأنها تبين كيف تتصل الذرات بعضها ببعض وأين توجد الروابط المفردة أو المزدوجة أو الحلقات أو المجموعات الوظيفية. تختلف عن الصيغة الجزيئية التي تعطي التركيب العددي فقط. تمثل الصيغة البنيوية أداة أساسية في الكيمياء العضوية وغير العضوية والدوائية، لأنها تربط بين البنية والسلوك الكيميائي.

بنية لويس طريقة كيميائية لتمثيل الروابط بين ذرات الجزيء والإلكترونات المنفردة حولها باستخدام النقاط والخطوط. تساعد هذه البنية على إظهار إلكترونات التكافؤ والروابط التساهمية والأزواج الوحيدة وترتيب الذرات، ولذلك تستخدم في تعليم الكيمياء وفهم الجزيئات والمعقدات. وتنسب إلى گلبرت لويس الذي قدمها في سياق تفسير الذرة والجزيء، فصارت أداة مبسطة لفهم الترابط قبل الدخول في النماذج الكمومية الأكثر تعقيداً.

التفاعل الكيميائي عملية يعاد فيها ترتيب الذرات والروابط الموجودة في المواد المتفاعلة، فتتكون مواد جديدة تختلف في خصائصها عن المواد الأصلية. وقد تدل على حدوث التفاعل علامات مثل تغير اللون أو انطلاق الغاز أو تكون راسب أو تغير درجة الحرارة، ولا تكون جميع التفاعلات الكيميائية سهلة العكس، رغم إمكان عكس بعضها تحت ظروف مناسبة.