元素有机化学是研究元素有机化合物的制备、性质、结构及应用的一门学科，是一门正在迅速发展的前沿学科。一般把含有碳C、氢H、氧O、氮N、硫S、氯Cl、溴Br、碘I以外元素(称为异元素)的有机化合物称为元素有机化合物。其中，把含有在异元素与元素碳之间有直接键连的有机化合物称为狭义的元素有机化合物，把一些只含有间接连于碳上的异元素的有机化合物称为广义的元素有机化合物。金属有机化合物是元素有机化合物的一大类别，是元素有机化学的重要组成部分。
元素有机化学，其名称来自于俄文。元素有机化合物的俄文名称是элементоорганическоесоединение。它们的英文直译应是elementoorganic chemistry和elementoorganic compound。但是在英文书刊中，只是偶尔出现elemental organic compound等类似词名，较常见的是organometallic chemistry， organometallics和organometallic compound。这些英文词语就字面而论，应指有机金属化学或有机金属化合物(我国化学工作者习惯上称为金属有机化学或金属有机化合物)。可是，在许多期刊、丛书乃至7000多页的巨著“Comprehensive Organometallic Chemistry”中，这些词目所包含的内容不仅有金属元素的有机化合物，还包括了准金属元素的有机化合物，但无论如何也难以包容氟、磷、硫等典型非金属元素的有机化合物。Organometallics或organometallic compound应指金属原子和碳原子相键合生成的有机化合物。
元素有机化合物，首先必须是有机物。我们知道，有机物和无机物在组成上的主要区别是:所有有机物的分子中都含有碳，一般都含有氢，且碳氢之间以共价键相结合。如果有机物分子中有一个C—H键上的氢被碳以外的其他元素的原子E所取代，即生成含C—E键的有机化合物;如果在C—E键上插入氧、氮、硫、硒等杂原子E′就得到分子中含C—E′—E键的有机化合物。有人把这种碳氢以外的其他元素的原子以直接或间接方式与碳相键合的有机化合物统称为元素有机化合物。由于E常对元素有机化合物的归属与性质起决定性影响，且除第Ⅰ及第Ⅶ族部分元素的有机化合物外， E原子上一般都连有不止1个原子或原子团，所以E又称为中心原子。元素有机化学是比普通有机化学更广泛的有机化学。由于元素有机化合物中的中心原子可以是周期表中绝大多数元素的原子，它们可以是金属、准金属、非金属，甚至稀有气体元素的原子，所以，元素有机化学是一个非常广阔的化学领域。
第一个元素有机化合物——氧化二甲基砷早在1760年就被发现了，到了19世纪下半叶，科学家已合成了有机磷、硅、硼、锌、汞化合物。1900年格里雅发展了有机镁化合物在有机合成中的应用。1930年齐格勒简化了有机锉化合物的制备，使有机锉在合成中作为试剂得到了广泛的应用。自1950年以后，元素有机化学更得到了迅猛的发展。1961年推利和鲍森合成了二茂铁。几乎在同时，齐格勒和纳塔以三乙基铝和四氯化钛为催化剂实现了烯烃低压定向聚合；1954年维梯希发现了磷叶立德并用来进行合成；1956年布朗发现了硼氢化反应；1964年沃尔平发现了过渡金属络合物的固氮作用等。在研究元素有机化合物合成的同时，元素有机化合物的结构和应用也得到了发展。如在对三甲基硼与胺所形成配合络合物的研究上，科学家提出了空间张力的概念，对二硼烷结构的研究提出了三中心键的结构，对二茂铁的研究提出了夹心结构，对多核金属络合物的研究提出了金属原子间б、л，8键的概念。其他如瞬变分子结构、元素杂环和金属杂环等结构的发现与提出都推动了元素有机化学的发展。
尽管在过去数十年中元素有机化学迅速发展，但迄今也只有周期表中的少数元素的有机化学得到较系统的研究;对大多数元素来说，它们的有机化学尚处于基础性或探索性研究阶段;稀有气体元素有机化合物的研究只在不久前才刚刚起步。因此，元素有机化学中尚有许许多多未被认识的世界，在这个广阔化学领域中，可能存在着许多新奇的结构、新奇的反应及新奇的化学现象，这对化学工作者来说，无疑有极大的吸引力。毫无疑问，元素有机化学必定是未来化学的主要发展方向之一。
元素有机化学的发展历史已经被证明并将继续被证明:元素有机化学对化学新理论的创立、新反应的发现、新催化剂的设计、新药物的合成、新能源的开辟、新材料的制造、生命现象的探索以及环境污染的控制等都具有重要意义。让我们以科学的态度对待科学、脚踏实地，在元素有机化学这块化学园地上辛勤劳作，一定会获得累累硕果，为人类物质文明和精神文明建设作出大的贡献。
在现阶段，对元素有机化学的研究主要集中在以下三个方面。①结构化学方面的研究。霍夫曼提出的极其重要的等瓣类似性规律是有机化学和无机化学的桥梁。这个理论规律不仅在簇化物化学中起作用，也将在元素有机应用于催化与合成中起作用。量子化学对元素有机化学已由静态趋向于动态的研究。IR、NMR、ESR、X线衍射、EXAFS、ESCA都在结构测定中起了重要作用。②新反应在有机合成中的应用。这方面的研究现在的趋向是主族元素有机和过渡元素有机并重，以及主族元素和过渡元素结合起来，以寻求温和的反应条件、高产率，并着重区域选择性、立体选择性和反应的不对称性，而所用的元素有机试剂要求是催化量的，以得到特殊结构的化合物、立体专一的化合物、光学活性的化合物以及具有生理活性的化合物。③在工业上的应用。这方面的研究主要是寻找性能优良的均相催化剂以及合成性能特殊的元素有机材料和工业原料。
元素有机化合物的应用主要表现在下面几个方面。①作为农药:如有机磷杀虫剂等。②作为合成材料:如元素高分子硅树脂、硅橡胶、氟橡胶等。③作为催化剂:如齐格勒催化剂、威尔金森催化剂等。这些催化剂的发现极大地促进了石油工业的发展。④作为工业原料:如四乙基铅作为汽油抗暴剂、有机磷萃取剂、有机锡塑料稳定剂等。⑤作为有机合成试剂:如格氏试剂、有机锉试剂、维梯希试剂、硼氢化试剂等。⑥在医药上作为化学治疗剂:如顺铂用来治疗癌症。
硅橡胶玻纤管
元素有机化学作为一门既古老又年轻的学科，是有机化学和无机化学相结合的产物，并且从一开始就与合成化学、生物化学、结构化学紧密地联系在一起。随着研究工作的深入开展，元素有机化学又与配位化学、分析化学、高分子化学、理论化学、药物化学、材料化学等化学学科相互渗透、相得益彰。元素有机化学还有许多方面需要研究，许多新的化合物有待合成，很多机理有待探讨，是一门极富希望的化学学科。