В силу особенностей строения и свойств углерода его соединения с водородом весьма многочисленны и разнообразны. Это обусловлено рядом структурных факторов.

• Атомы углерода способны соединяться между собой в цепи различного строения:
  
  анимация
  и разной длины: от двух атомов углерода (этан CH₃–CH₃, этилен CH₂=CH₂, ацетилен CH≡CH) до сотен тысяч (полиэтилен, полипропилен, полистирол и другие высокомолекулярные углеводороды).
• При одинаковом количестве атомов углерода в молекулах углеводороды могут отличаться числом атомов водорода.
  Например, соединения, содержащие 4 атома углерода и от 2-х до 10 атомов водорода:
  
  
  

• Одному и тому же элементному составу молекул (одной молекулярной формуле) может соответствовать несколько различных веществ – изомеров.
  Так, молекулярную формулу C₄H₈ имеют 6 изомерных соединений:

Многочисленность и разнообразие углеводородов требуют их классификации.