As ligações covalentes formam-se quando pares de eletrões são partilhados entre átomos interagindo. Estes fortes laços exigem uma grande quantidade de energia para quebrar. Enquanto as ligações covalentes são forças intramoleculares que ligam átomos a moléculas, as atrações intermoleculares e não covalentes estabilizam grupos de átomos entre moléculas ou dentro de diferentes partes de uma molécula maior.

Embora individualmente fracas, muitas interações não-covalentes juntas podem manter moléculas associadas por um longo tempo. Quatro tipos principais de atrações não-covalentes ocorrem em sistemas biológicos-interações iônicas, ligações de hidrogénio, forças de Van der Waals e interações hidrofóbicas. As interações iônicas ocorrem entre íons opostamente carregados.

A espinha dorsal do DNA tem muitos grupos de fosfato negativamente carregados próximos uns dos outros. Para estabilizar a molécula, os catiões, como o magnésio, interagem com os grupos de fosfato, neutralizando a carga líquida no DNA. Uma ligação de hidrogénio forma-se quando um átomo de hidrogénio que é ligado covalentemente a um átomo altamente eletronegativo, como o oxigénio ou o nitrogénio, interagindo interage com o par isolado de eletrões noutro átomo eletronegativo.

No DNA, as vertentes complementares são emparelhadas por ligações hidrogénio. Uma base de uma cadeia compartilha seus hidrogénios covalentemente ligado com átomos de nitrogénio ou oxigénio em outra base na cadeia oposta. As interações de Van der Waals ocorrem quando duas moléculas se aproximam umas das outras de perto.

Estas forças atrativas não específicas resultam de dipolos temporários gerados pelo movimento rápido e eletrões em toda a molécula. No entanto, quando as moléculas se aproximam demasiado, a repulsão eletrostática sobrepõe-se às interações de Van der Waals. Finalmente, as interações hidrofóbicas são uma associação forçada de grupos hidrofóbicos devido à repulsão das moléculas de água.

Em um ambiente aquoso, as partes hidrofóbicas das moléculas lipídicas não podem facilmente interromper a ligação de hidrogénio entre moléculas de água. A interação entre as moléculas de água é mais forte do que a interação entre a água e as moléculas lipídicas. Assim, as partes hidrofóbicas dos lipídios fazendo com que os lipídios se agreguem.