Los elementos conocidos son pocos en número. Noventa y dos se encuentran de forma natural. Además, el análisis espectroscópico muestra que el tecnecio existe en las estrellas y los aceleradores de partículas han producido sintéticamente muchos otros elementos. En contraste, existen millones de compuestos en la naturaleza, y los laboratorios de síntesis han producido muchos más.

Los compuestos consisten en muchos tipos diferentes de átomos. Por ejemplo, el agua consiste de moléculas compuestas de átomos de oxígeno e hidrógeno, y la sal de mesa consiste en iones de sodio y de cloro unidos por atracción eléctrica. Otros compuestos, como la celulosa y el almidón, contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. En contraste, cada elemento está compuesto de sólo un tipo de átomo. Algunos, como el helio o el argón, no forman moléculas, pero existen como átomos independientes sin combinar. Otras sustancias elementales existen en forma de moléculas. Por ejemplo, el gas de cloro consiste en moléculas en las que dos átomos de cloro se unen para formar un par enlazado. En el diamante y el grafito, muchos átomos de carbono se unen entre ellos para formar una gran molécula. Sin embargo, en todos los casos en donde las sustancias elementales existen en forma de moléculas, las moléculas están compuestas de sólo un tipo de átomo.

Los elementos son simples. Las reacciones químicas pueden convertir elementos como el hierro y el estaño en sustancias más complejas, pero no es posible degradar elementos a sustancias más simples por medios químicos. En contraste, las reacciones químicas pueden dividir compuestos en unidades más pequeñas. Por ejemplo, los jugos estomacales hidrolizan las proteínas en péptidos y la electrólisis descompone el cloruro de cinc en cinc y cloro.

Los compuestos pueden ser orgánicos o inorgánicos. Por ejemplo, el colesterol es un compuesto orgánico, mientras que el carbonato de calcio es un compuesto inorgánico. En contraste, todos los elementos puros son sustancias inorgánicas. Incluso, los elementos son mejores objetivos en los aceleradores de partículas que los compuestos. Por ejemplo, los científicos de Berkeley utilizaron el elemento californium como objetivo para sintetizar seaborgio y los científicos rusos utilizaron el plomo como objetivo cuando trataron de sintetizar el mismo elemento.