Una sustancia simple es aquella   molécula que está formada por una sola clase de átomo. Por ejemplo, el dioxígeno, más conocido como oxigeno (O₂), y el ozono (O₃) son sustancias simples, porque sus moléculas están formadas sólo por átomos de oxígeno. Otro ejemplo lo constituyen el diamante y el grafito, que son sustancias simples por estar formadas por átomos de una única clase, los del elemento carbono. Lo contrario a una sustancia simple es una sustancia compuesta o compuesto.