In koolstofverbindingen komen naast waterstofatomen vaak ook zuurstof-, stikstof- en halogeenatomen voor. Daarom is de term karakteristieke groep ingevoerd. Karakteristieke groepen zijn atomen of atoomgroepen die in de plaats kunnen komen van een of meer waterstofatomen aan de koolstofketen. Karakteristieke groepen in een molecuul bepalen in hoge mate de chemische en fysische eigenschappen van een stof, dus ook de reacties waaraan een verbinding kan deelnemen.
In onderstaande tabel is een indeling gemaakt in soorten koolstofverbindingen naar karakteristieke groep.