Istnieje wiele klas związków naturalnych i biopolimerów, z których większość ma kluczowe znaczenie dla istnienia znanego nam życia opartego na związkach węgla. Jak wspomniano wyżej trzy podstawowe klasy biopolimerów to białka, kwasy nukleinowe oraz polisacharydy. Do podstawowych typów związków małocząsteczkowych występujących w żywych organizmach zalicza się:
Aminokwasy stanowiące bloki budulcowe dla białek. Poza 20 podstawowymi aminokwasami białkowymi istnieje ponad 100 aminokwasów nie występujących w białkach. Pełnią one różnorodną funkcję w organizmach - działają jako cząsteczki sygnałowe, stanowią intermediaty występujące w procesach metabolicznych lub biorą udział w procesach redoks.
Cukry, nazywane także węglowodanami pełniące głównie funkcje budulcowe (pod postacią takich polisacharydów jak celuloza i chityna oraz energetyczne (stanowią podstawowy substrat w procesie glikolizy).
Lipidy będące zróżnicowaną grupą związków stanowiących, w przypadku wielu organizmów materiał zapasowy. Ponadto fosfolipidy stanowią podstawowy budulec błony komórkowej.
Izoprenoidy stanowią grupę związków wywodzących się od wspólnego związku, fosforanu izopentylu. W organizmach zwierzęcych największą rolę spełniają pochodne cholesterol występujący w błonie komórkowej i jego pochodne odgrywające rolę hormonów. W organizmach roślinnych występuje bardzo wiele izoprenoidów o różnorodnych funkcjach
Poza tymi głównymi klasami związków naturalnych w przyrodzie występuje wiele innych związków organicznych, których rola często nie jest dobrze poznana. Do istotnej dla ludzi grupy należą alkaloidy, często wykorzystywane w medycynie oraz do produkcji używek i narkotyków