Ze względu na to, że wiązania chemiczne są w istocie zjawiskami kwantowymi, pełny opis ich natury i odmian jest możliwy dopiero na poziomie opisu mechaniki kwantowej.
Wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane Wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane powstaje na skutek nakładania się orbitali atomowych obsadzonych pojedynczymi elektronami o przeciwnej orientacji spinu. Wiązanie to powstaje, gdy różnica elektroujemności wynosi od 0 do 0,4.
Substancje chemiczne, w których przeważa wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane, mogą występować w 3 stanach skupienia. Charakteryzują się niskimi temperaturami topnienia i wrzenia, dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych (np. chloroform, heksan, benzen), natomiast słabo w rozpuszczalnikach polarnych (np. woda). W stanie ciekłym rozpuszczone w wodzie nie przewodzą prądu. Reakcje z ich udziałem zachodzą powoli i przy małej wydajności.
Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane Wiązanie kowalencyjne powstaje między dwoma atomami niemetali, których wzajemna różnica elektroujemności jest mniejsza od 1,7 w skali Paulinga. Granica ta jest bardzo umowna i ma raczej charakter orientacyjny.