Een covalente verbinding is een molecule gevormd door covalente bindingen, waarin de atomen een of meer paren valentie-elektronen delen.
Chemische verbindingen zijn in het algemeen gegroepeerd in een van twee categorieën: covalente verbindingen en ionische verbindingen. Ionische verbindingen bestaan uit elektrisch geladen atomen of moleculen als gevolg van het verkrijgen of verliezen van elektronen. Ionen met tegengestelde ladingen vormen ionische verbindingen, meestal als gevolg van een metaalreactie met een niet-metaal.
Covalente of moleculaire verbindingen ontstaan in het algemeen doordat twee niet-metalen met elkaar reageren. De elementen vormen een verbinding door elektronen te delen, wat resulteert in een elektrisch neutraal molecuul.
De Amerikaanse fysisch chemicus Gilbert N. Lewis beschreef voor het eerst covalente binding in een artikel uit 1916, hoewel hij die term niet gebruikte. De Amerikaanse chemicus Irving Langmuir gebruikte de term covalentie voor het eerst in een artikel uit 1919 in de Journal of the American Chemical Society.
Water, sucrose en DNA zijn voorbeelden van covalente verbindingen.