Metālorganiskā ķīmija kā zinātne balstās uz metāla-oglekļa ķīmiskās saites veidošanos starp metālu atomiem (lielākoties pārejas metāliem, sārmu un sārmzemju metāliem) un organiskajiem savienojumiem. Zinātnes redzeslokā ietilpst kompleksi ar saites veidošanos starp metāla atomu un metaloīdiem, bora, silīcija un alvas organiskajiem savienojumiem vai citiem ķīmiskajiem elementiem, piemēram, metālu-slāpekli, metālu-skābekli, metālu-halogēnu un metālu-ūdeņradi, taču pamatā par metālorganiskajiem savienojumiem uzskata tieši metāla-oglekļa saiti saturošus savienojumus. Metālorganiskā ķīmija iekļauj un apvieno gan organiskās, gan neorganiskās ķīmijas aspektus.