Organometaalchemie is die studie van organometaalverbindings, chemiese verbindings wat ten minste een chemiese binding bevat tussen 'n koolstofatoom van 'n organiese molekule en 'n metaal, insluitend alkalimetale, aardalkalimetale en oorgangsmetale, en soms verbreed om metalloïede soos boor en silikon in te sluit. Afgesien van bindings aan organylfragmente of molekules, word bindings aan 'anorganiese' koolstof, soos koolstofmonoksied (metaalkarboniel), sianied of karbied, ook algemeen as organometaal beskou. Sommige verwante verbindings soos oorgangsmetaalhidriede en metaalfosfienkomplekse word dikwels in die besprekings van organometaalverbindings ingesluit, hoewel dit streng gesproke nie noodwendig organometaal is nie. Die verwante maar duidelike term "metaalorganiese verbinding" verwys na metaalbevattende verbindings wat nie direkte metaal-koolstofbindings het nie, maar wat organiese ligande bevat. Metaal β-diketonate, alkoxiede, dialkylamiede en metaalfosfienkomplekse is verteenwoordigende lede van hierdie klas. Die veld van organometaalchemie kombineer aspekte van tradisionele anorganiese en organiese chemie. Vroeë ontwikkelings in organometaalchemie sluit in die samestelling van Louis Claude Cadet van metielarseenverbindings, William Christopher Zeise se platinum-etileenkompleks, Edward Frankland se ontdekking van dietielzink en dimetielzink, Ludwig Mond se ontdekking van Ni(CO)4, en Victor Grignard se organomagnesiumverbindings.