按长期所形成的传统，类金属硼、硅、砷与碳直接键合的化合物，由于其化学性质与含直接M—C键的金属有机化合物有许多类似之处，也被归为金属有机化合物。金属烷氧基化合物、烷硫基化合物，金属胺化物、膦化物以及羧酸盐不能称为金属有机化合物。另外，尽管乙炔钙和氰化钠含直接金属-碳键，但不属于金属有机化合物，而是典型的无机化合物。

金属有机化合物按照M—C键所具有的性质和特点分为三类：①包括除锂、铍、镁以外的碱金属和碱土金属有机化合物，它们以离子型的M⁺—C^-键存在。②包括除第一类以外的其他主族金属和类金属有机化合物，它们以极性共价的M^δ+—C^δ-键存在，其中锂、铍、镁、硼、铝易形成烃桥或氢桥多中心共价键。③包括镧系和锕系在内的过渡金属有机化合物，在这类化合物中由于金属d轨道和f轨道的参与，其M—C键具有很强的形成σ授予键和反馈π键的能力。镧系金属倾向于形成离子型的M⁺—C^-键，而锕系金属和其他过渡金属主要形成共价型的M^δ+—C^δ-键。

除了按金属-碳键的性质和特点分类外，金属有机化合物也可按所含金属中心的不同分为主族金属有机化合物和过渡金属有机化合物，两者的不同之处在于：

①主族元素的最外层d轨道不含有电子，它们主要是以s、p轨道与配体成键，因此主族金属周围的成键电子数一般遵守八隅律。过渡金属中有一些d轨道（或f轨道）没有填满电子且能量接近于外层价电子轨道能量，因而可以利用d轨道（或f轨道）成键。事实上，d区过渡金属的(n-1)d轨道的能级与ns、np轨道的能级相近，因此它们都能参与成键；f区过渡金属镧系与锕系的(n-2)f轨道在能量上与(n-1)d、ns、np轨道能量相近，因此也常参与成键。正是由于过渡金属与主族元素在原子结构上的差异，致使过渡金属有机化合物的中心金属原子外围的成键电子数一般不服从八隅律，而通常遵守18电子规则（对d区过渡金属有机化合物而言）。

②主族金属有机化合物所含的配体主要都是一些像卤原子、氢原子、σ-烃基及杂原子的有机基团等经典配体。而过渡金属有机化合物不仅可以含有这类经典配体，而且普遍含有像一氧化碳、异腈、π-烯烃、π-芳烃、π-环戊二烯基等非经典配体。这是因为过渡金属的d轨道和f轨道电子可以通过反馈π键反馈到这类非经典配体的反键π轨道中，从而强化这类配体与过渡金属之间的键合，形成稳定的化合物。