Moleculaire dimeren worden vaak gevormd door de reactie van twee identieke verbindingen, bijvoorbeeld: 2A → A-A. In dit voorbeeld wordt gezegd dat monomeer “A” dimereert om het dimeer “A-A” te geven. Een voorbeeld is een diaminocarbene, dat dimereert om een tetraaminoetheen te geven:
2 C(NR2)2 → (R2N)2C=C(NR2)2
Carbenen zijn zeer reactief en vormen gemakkelijk bindingen.
Dicyclopentadieen is een asymmetrisch dimeer van twee cyclopentadieenmoleculen die in een Diels-Alderreactie hebben gereageerd om het product te geven. Bij verhitting “barst” het (ondergaat een retro-Diels-Alder reactie) om identieke monomeren te geven:
C10H12 → 2 C5H6
Veel niet-metaalelementen komen als dimeer voor: waterstof, stikstof, zuurstof, de halogenen, d.w.z. fluor, chloor, broom en jood. Edelgassen kunnen dimeren vormen die verbonden zijn door van der Waals bindingen, bijvoorbeeld dihelium of diargon. Kwik komt voor als kwik(I)kation (Hg22+), formeel een dimeerion. Andere metalen kunnen in hun damp een gedeelte van dimeren vormen. Bekende metaaldimeren zijn Li2, Na2, K2, Rb2 en Cs2.
Vele kleine organische moleculen, met name formaldehyde, vormen gemakkelijk dimeren. De dimeer van formaldehyde (CH2O) is dioxetaan (C2H4O2).