Основные положения Химического строения теория заключаются в следующем: а) в органических молекулах атомы соединяются между собой в определённом порядке согласно их валентности, что определяет химическое строение молекул; б) химические и физические свойства органических соединений зависят как от природы и числа входящих в их состав атомов, так и от химического строения молекул; в) для каждой эмпирической формулы можно вывести определённое число теоретически возможных структур (изомеров); г) каждое органическое соединение имеет одну формулу химического строения, которая даёт представление о свойствах этого соединения; д) в молекулах существует взаимное влияние атомов как связанных, так и непосредственно не связанных друг с другом. Последнее положение теории было развито учеником Бутлерова В. В. Марковниковым (см. Марковникова правило) и в дальнейшем - многими другими учёными.