Funktionelle Gruppen sind spezifische Atomgruppen oder Bindungen innerhalb von Molekülen, die für die charakteristischen chemischen Reaktionen dieser Moleküle verantwortlich sind. Jede funktionelle Gruppe hat eine besondere Struktur und spezifische Eigenschaften, die das Verhalten des Moleküls bestimmen. Sie spielen eine entscheidende Rolle in der organischen Chemie aufgrund ihrer Fähigkeit, die physikalischen und chemischen Eigenschaften der zugehörigen Verbindungen zu beeinflussen.

Häufige Beispiele für funktionelle Gruppen sind Aminogruppen (–NH₂), die Stickstoff enthalten, der an Wasserstoff- oder Kohlenstoffatome gebunden ist, und in Aminen und Aminosäuren zu finden sind. Hydroxylgruppen (–OH) sind ein weiterer wichtiger Typ, der in Alkoholen vorkommt und für Wasserstoffbrückenbindungen bedeutend ist. Die Carboxylgruppe (–COOH) ist charakteristisch für Carbonsäuren und spielt eine wesentliche Rolle für die Acidität organischer Verbindungen. Ebenso sind Aldehydgruppen (–CHO) und Esthergruppen (–COOR) in verschiedenen chemischen Reaktionen kritisch, insbesondere bei der Synthese von Polymeren und anderen komplexen Molekülen.

In der Werkstoffwissenschaft kann das Vorhandensein und die Variation von funktionellen Gruppen auf der Oberfläche von Materialien wie Polymeren oder Biomaterialien deren Wechselwirkung mit der Umwelt, einschließlich ihrer hydrophilen oder hydrophoben Eigenschaften und Reaktivität mit anderen Chemikalien, drastisch verändern. Daher ist das Verständnis und die Manipulation von funktionellen Gruppen grundlegend für die Entwicklung von Materialien mit spezifischen gewünschten Eigenschaften.