Det finns ett stort antal möjliga kemikalier. Uppskattningar sträcker sig från 1018 till 10200. Som jämförelse är antalet sandkorn på jorden cirka 7.5 x 1018, antalet partiklar i universum är mellan 1072 och 1087. Helt klart, om det verkligen finns fler kemikalier än detta, då inte alla existerar till och med fysiskt i universum. Den absolut vanligaste föreningen i universum är i alla fall diatomiskt väte (H2).
Av de 117 kända grundämnena finns endast 94 naturligt, och sju av dessa är ädelgaser, som bara bildar föreningar under mycket ovanliga förhållanden, som när de utsätts för elektronbombardement. Detta lämnar 87 fler element för att bilda kemiska föreningar, och de flesta av dessa bildar inte många, och de är inte heller särskilt rikliga.
De vanligaste grundämnena i universum är väte (74 %), helium (24 %), syre (10 %), kol (0.46 %), neon (0.13 %), järn (0.1 %) och kväve (0.1 %). . Helium och neon är ädelgaser och binder inte till någonting. Järn är huvudsakligen inlåst i järnoxid (rost). De andra – kol, väte, syre och kväve – är kända under förkortningen CHON, och tillsammans med fosfor och svavel utgör de 99% av alla levande organismer och mer än 99% av alla kemiska föreningar. Dessa kallas biologiska föreningar.
Biologiska föreningar kan bilda långa kedjor på sätt som oorganiska föreningar inte kan. Dessa föreningar kan vara miljarder atomer långa, i fallet med biopolymerer som DNA. Dessa molekyler kan ha små skillnader i bara några få atomer, till exempel genetiskt material hos enäggstvillingar som har små mutationer på grund av kopieringsfel eller exponering för strålning. Detta ger ett nästan obegränsat antal variationer.
2005 försökte en grupp från universitetet i Bern i Schweiz fastställa det totala antalet stabila föreningar med upp till elva atomer av bara kol, väte, syre, kväve och fluor. Deras antal var strax under 18 miljarder, men en efterföljande analys visade att de ignorerade många vanliga kemikalier, inklusive många som lätt kunde beställas online, och antalet kan ha varit lågt med så mycket som tre storleksordningar. Även om man tittar på bara små kemikalier finns det fortfarande ett helt enormt antal variationer.