Ada sejumlah besar bahan kimia yang mungkin. Perkiraan berkisar antara 1018 hingga 10200. Sebagai perbandingan jumlah butir pasir di Bumi adalah sekitar 7.5 x 1018, jumlah partikel di alam semesta antara 1072 dan 1087. Jelas, jika memang ada lebih banyak bahan kimia daripada ini, maka tidak setiap orang bahkan secara fisik ada di alam semesta. Senyawa yang paling melimpah di alam semesta, sejauh ini, adalah hidrogen diatomik (H2).
Dari 117 unsur yang diketahui, hanya 94 yang ditemukan secara alami, dan tujuh di antaranya adalah gas mulia, yang hanya membentuk senyawa dalam kondisi yang sangat tidak biasa, seperti saat terkena tembakan elektron. Ini menyisakan 87 elemen lagi untuk membentuk senyawa kimia, dan sebagian besar tidak membentuk banyak, juga tidak sangat melimpah.
Unsur yang paling melimpah di alam semesta adalah hidrogen (74%), helium (24%), oksigen (10%), karbon (0.46%), neon (0.13%), besi (0.1%), dan nitrogen (0.1%) . Helium dan neon adalah gas mulia dan tidak terikat dengan apa pun. Besi terutama terkunci dalam oksida besi (karat). Yang lainnya — karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen — dikenal dengan akronim CHON, dan bersama-sama dengan fosfor dan belerang, membentuk 99% dari semua organisme hidup, dan lebih dari 99% dari semua senyawa kimia. Ini disebut senyawa biologis.
Senyawa biologis dapat membentuk rantai panjang dengan cara yang tidak dapat dilakukan oleh senyawa anorganik. Senyawa ini mungkin memiliki panjang miliaran atom, dalam kasus biopolimer seperti DNA. Molekul-molekul ini mungkin memiliki perbedaan kecil hanya dalam beberapa atom, seperti materi genetik kembar identik yang memiliki sedikit mutasi karena kesalahan penyalinan atau paparan radiasi. Ini menghasilkan jumlah variasi yang hampir tidak terbatas.
Pada tahun 2005, sekelompok dari Universitas Berne, di Swiss, mencoba menentukan jumlah total senyawa stabil hingga sebelas atom karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan fluor. Jumlah mereka hanya di bawah 18 miliar, tetapi analisis selanjutnya menemukan bahwa mereka mengabaikan banyak bahan kimia umum, termasuk banyak yang dapat dengan mudah dipesan secara online, dan jumlahnya mungkin rendah sebanyak tiga kali lipat. Bahkan hanya dengan melihat bahan kimia kecil, masih ada variasi yang sangat banyak.