最基本的生命分子中都有碳原子。多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子，都是由许多基本的组成单位连接而成的，这些基本单位称为单体，这些生物大分子又称为多聚体。例如：组成多糖的单体是单糖，组成蛋白质的单体是氨基酸，组成合算的单体是核苷酸。每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。
自然产生的碳由三种同位素组成：12C和13C为稳定同位素，而14C则具放射性。其半衰期约为5,730年，是少数几个自远古就被发现的元素之一，是构成碳基生物的最基本元素。
碳有15种已知同位素，其中存活时间最短的是，它会进行质子发射和α衰变，半衰期为1.98739x10−21秒。同位素有核晕效应，即其半径比密度均匀的正常球体原子核高得多。
正是由于碳原子在组成生物大分子中的重要作用，科学家才说“碳是生命的核心元素”,“没有碳，就没有生命”。
