Senyawa kovalen adalah zat yang terbentuk ketika dua atau lebih unsur yang berbeda bergabung dengan ikatan kovalen. Ikatan kovalen terbentuk ketika dua atom non-logam berbagi elektron. Atom-atom terikat bersama dalam upaya untuk menjadi lebih stabil. Secara umum, atom lebih stabil ketika mereka memiliki jumlah elektron yang sama dengan gas mulia terdekat, dan itu biasanya berarti memiliki delapan elektron di kulit terluarnya. Dalam ikatan ionik, ini dicapai oleh atom dengan keelektronegatifan yang lebih kuat—jumlah tarikan atom ke elektron—mencuri elektron dari elektron yang memiliki keelektronegatifan lebih rendah. Untuk senyawa kovalen, tidak ada atom yang cukup kuat untuk mencuri elektron, jadi mereka membaginya.
Ada dua jenis ikatan kovalen yang dapat membentuk senyawa kovalen: ikatan polar dan ikatan non-polar. Ikatan polar biasanya terdiri dari atom yang berbeda yang berbagi elektron secara tidak merata. Ini sering merupakan hasil dari atom elektronegatif yang lebih kuat yang menarik elektron lebih dekat daripada atom yang lebih lemah. Karena elektron menghabiskan sebagian besar waktunya lebih dekat ke satu atom daripada yang lain, hasilnya adalah senyawa kovalen yang memiliki ujung negatif sebagian dan ujung positif sebagian.
Ikatan kovalen non-polar biasanya dibentuk oleh dua atom yang berbagi elektron secara merata. Dengan jenis ikatan ini, elektron menghabiskan jumlah waktu yang sama dengan setiap atom sehingga tidak ada ujung kutub. Contoh utama dari molekul polar adalah air yang memiliki rumus kimia H2O. Dalam hal ini, atom oksigen lebih menarik elektron ke dirinya sendiri daripada dua atom hidrogen, menghasilkan senyawa kovalen yang sebagian negatif pada ujung oksigen dan sebagian positif pada ujung hidrogen. Contoh molekul non-polar adalah molekul metana (CH4) di mana semua atom berbagi elektron secara merata.
Pada umumnya senyawa kovalen memiliki titik leleh dan titik didih yang rendah dibandingkan dengan senyawa ionik. Selain itu, zat yang terbuat dari senyawa kovalen cenderung tidak sekeras yang terbuat dari senyawa ionik. Sifat-sifat ini merupakan hasil dari kemudahan molekul-molekul untuk dapat dipisahkan. Meskipun atom-atom penyusun molekul dalam senyawa kovalen terikat erat, molekul individu yang menyusun zat tersebut mungkin memiliki sedikit ikatan satu sama lain. Misalnya, seseorang mungkin mengalami kesulitan memisahkan hidrogen dan oksigen dalam molekul air, tetapi air mendidih—memisahkan molekul sehingga air berubah dari cair menjadi gas—adalah tugas yang lebih mudah.
Karakteristik lain dari sebagian besar senyawa kovalen adalah ketidakmampuannya untuk larut dan ketidakmampuannya untuk menghantarkan listrik dalam air. Terakhir, senyawa kovalen cenderung mudah terbakar dibandingkan dengan senyawa ionik. Sifat mudah terbakar ini terjadi karena banyak ikatan kovalen cenderung terdiri dari karbon dan hidrogen. Hidrogen dan karbon dapat terbakar dengan adanya panas dan oksigen untuk membentuk karbon dioksida dan air dalam reaksi yang disebut pembakaran. Seperti semua sifat ini, ada pengecualian untuk aturan tersebut, misalnya, ikatan kovalen yang tidak memiliki karbon atau hidrogen dalam susunannya cenderung tidak terbakar.