Organometallisk kemi er studiet af organometalliske forbindelser, hvilket vil sige kemiske forbindelser, der indeholder mindst én kemisk binding mellem et carbonatom i et organisk molekyle og et metal, inklusive alkali-, jordalkali- og overgangsmetaler, og nogle gange også inkluderet halvmetaller som bor, silicium og selen.[1][2] Bortset fra bindinger til organylfragmenter og molekyler, er bindinger til "uorganisk" carbon som carbonmonoxid (metalcarbonyler), cyanid eller carbid også betragtet som organometalliske. Nogle relaterede forbindelser som overgangsmetalhydrider og metalfosfinkomplekss ofte inkluderet i diskussionen af organometalliske forbindelser, selvom de ikke nødvendigvis er organometalliske. Det relaterede men særskilte term "metalorganisk forbindelse" bruges om forbindelser der indeholder metal-atomer, men som ikke har en direkte metal-carbonbinding, men som indeholder organiske ligander. Metal β-diketonater, alkoxider, dialkylamider og metalfosfinkomplekser er eksempler på denne type forbindelse. Organometallisk kemi kombinerer traditionel uorganisk kemi og organisk kemi.[3]
Organometalliske forbindelser bliver bredt anvendt både i støkiometrisk forskning og industrielle kemiske reaktioner, somt som katalysatorer for at øge reaktionshastighed, hvor slutproduktet inkluderer polymerer, lægemidler og mange andre typer produkter.