3皮米左右，比碳－氮键或碳－碳键都要短。羧酸中单键键长更短（136pm），其中因为共轭效应的存在而具有部分双键的性质。环氧化合物中键长更长（147pm），因为角张力的存在使得电子云不能很好地重叠。碳–氧键的键能也比碳－氮键或碳–碳键大。例如，298K时，甲醇中C-O键键能为91 kcal/mol，甲胺中C-N键键能为87 kcal/mol，而乙烷中C-C键键能为87 kcal/mol。含有端基碳氧双键官能团的化合物统称为羰基化合物，包括醛、酮、羧酸、羧酸衍生物等等。分子内部的碳氧双键存在于带正电的盐离