สารประกอบอินทรีย์สามารถจำแนกได้หลายวิธี การจำแนกแบบหนึ่งที่เห็นได้อย่างชัดเจน คือ สารประกอบธรรมชาติกับสารประกอบสังเคราะห์ สารประกอบอินทรีย์ยังสามารถจำแนกประเภทหรือแยกย่อยจากการมีเฮเทโรอะตอม นั่นคือ สารประกอบโลหะอินทรีย์ ซึ่งมีพันธะระหว่างคาร์บอนกับโลหะและสารประกอบฟอสฟอรัสอินทรีย์ ซึ่งมีพันธะระหว่างคาร์บอนกับฟอสฟอรัส

การจำแนกประเภทอีกแบบหนึ่งนั้น แบ่งตามขนาดของสารประกอบอินทรีย์ ซึ่งใช้แยกระหว่างโมเลกุลเล็กกับพอลิเมอร์

สารประกอบธรรมชาติ

สารประกอบธรรมชาติ หมายความถึง สารประกอบที่ผลิตขึ้นจากพืชหรือสัตว์ สารประกอบจำนวนมากยังคงถูกสกัดจากแหล่งธรรมชาติ เนื่องจากสารประกอบเหล่านี้จะแพงกว่ามากหากผลิตขึ้นโดยมนุษย์ ตัวอย่างเช่น น้ำตาลส่วนใหญ่ อัลคาลอยด์และเทอร์ปินอยด์บางชนิด สารอาหารบางชนิด เช่น วิตามินบี12 และโดยทั่วไปแล้วผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติเหล่านี้ที่มีโมเลกุลซับซ้อนขนาดใหญ่มักจะพบในความเข้มข้นพอสมควรในสิ่งมีชวิต

สารประกอบอื่นที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในชีวโมเลกุล คือ แอนติเจน, คาร์โบไฮเดรต, เอ็นไซม์, ฮอร์โมน, ลิพิตและกรดไขมัน, สารสื่อประสาท, กรดนิวคลีอิก, โปรตีน, เพปไทด์และกรดอะมิโน, เลกติน, วิตามินและไขมันและน้ำมัน

สารประกอบสังเคราะห์

สารประกอบที่ถูกจัดเตรียมขึ้นโดยการทำปฏิกิริยากับสารประกอบอื่นจะถูกเรียกว่า "สารประกอบสังเคราะห์" สารประกอบเหล่านี้อาจเป็นสารประกอบที่พบอยู่แล้วในพืชหรือสัตว์ (สารประกอบกึ่งสังเคราะห์) หรือสารที่ไม่พบตามธรรมชาติก็ได้ พอลิเมอร์ส่วนใหญ่ ซึ่งรวมไปถึงพลาสติกและยาง เป็นสารประกอบอินทรีย์สังเคราะห์หรือกึ่งสังเคราะห์