Có vài loại cấu trúc liên kết cộng hóa trị, bao gồm cấu trúc các đơn phân tử, cấu trúc phân tử, cấu trúc đại phân tử cấu trúc cộng hóa trị khổng lồ (giant covalent structures). Đơn phân tử có các liên kết mạnh mẽ giữ cho các nguyên tử ở cạnh nhau, nhưng vẫn có những lực hút không đáng kể giữa các phân tử. Những chất cộng hóa trị như vậy thường ở dạng khí, ví dụ như HCl, SO2, CO2, và CH4. Trong cấu trúc phân tử thì có lực hút yếu. Các chất cộng hóa trị như vậy có nhiệt độ sôi thấp (như ethanol), và nhiệt dộ nóng cháy thấp (như I ốt và CO2 rắn). Cấu trúc đại phân tử chứa một lượng lớn các nguyên tử liên kết với nhau bởi liên kết cộng hóa trị trong mạch, bao gồm các polyme tổng hợp như polyethylene và nylon, và các polyme sinh học như protein và tinh bột. Cấu trúc mạng lưới cộng hóa trị (hay cấu trúc cộng hóa trị khổng lồ) chứa một lượng lớn các nguyên tử liên kết theo lớp (như than chì), hoặc cấu trúc ba chiều (như kim cương và thạch anh). Những chất này có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, thường giòn và có điện trở suất cao. Các nguyên tố có độ âm điện lớn, và có khả năng hình thành 3 hay bốn liên kết đôi, thường được tạo thành từ những cấu trúc đại phân tử như vậy.[8]