Terdapat dua jenis ikatan kimia yang terdapat dalam sistem biologis yaitu ikatan kovalen (ikatan kuat) dan ikatan non-kovalen (ikatan lemah). Ikatan kovalen mengikat atom-atom yang membentuk molekul pada ikatan kimia organik. Sedang ikatan nonkovalen menentukan struktur tiga dimensi dari sebagian besar molekul biologis.
Energi yang dihasilkan pada saat pemecahan dan pembentukan ikatan kovalen sangat besar. Atom yang terikat dengan ikatan kovalen sangat stabil, sehingga energi yang diperlukan untuk memecahkan ikatan tersebut sangat besar. Perubahan energi yang yang terjadi untuk memecahkan ikatan kovalen ini diperoleh dari pembentukan ikatan kovalen yang lain. Oleh karena itu kuatnya ikatan kovalen ini, maka molekul yang tersusun atas ikatan kovalen dapat bertahan dalam waktu yang lama.
Ikatan nonkovalen terdapat pada sebagian besar ikatan yang mempertahankan struktur molekul besar seperti protein dan asam nukleat. Struktur 3 dimensi dari molekul besar tersebut ataupun ikatan antara satu molekul dengan molekul yang lain sangat lemah. Pada suhu normal, ikatan nonkovalen hanya bersifat sementara, akan tetapi banyak ikatan kovalen secara bersama-sama membentuk ikatan yang mempunyai stabilitas yang tinggi. Yang termasuk ikatan non kovalen adalah ikatan hidrogen, ikatan ionik, ikatan van der waals dan ikatan hidrofobik.