原子簇金属化合物的骨架呈巢形或笼状，例如碳硼烷具有笼状骨架；多核羰基金属组成了许多多面体笼状物；四聚的甲基锂、七叔丁基异腈合四镍都是四面体笼状物。还有5个金属原子的直至15个金属原子的原子簇化合物。

原子簇分子可以看作是微观的金属颗粒，外层被配位体化学吸附着，这些配位体是活动的。骨架的形状和大小与原子簇的性能有关。原子簇金属化合物具有选择催化和活化小分子的性能，例如，某些烃基次甲基九羰基三钴RCCo3(CO) 9(R为烃基)能引发烯烃的聚合 ，另外一些这类原子簇则可作为氢化甲醛化催化剂。原子簇金属化合物兼有均相催化剂和多相催化剂的某些优点，比多相催化剂的选择性高。