Клатраты подразделяют на два больших класса в зависимости от свойств соединения-хозяина. Молекулярные клатраты образуются «хозяевами», имеющими внутримолекулярные полости (рис. а); такие клатраты могут существовать как в растворе, так и в кристаллическом состоянии. Если «хозяин» способен образовывать только межмолекулярные или кристаллические полости, то из него получаются решетчатые клатраты (рис. б) — они устойчивы лишь в твердом состоянии.

В любых клатратах между «хозяевами» и «гостями» образуются слабые межмолекулярные связи — ван-дер-ваальсовы или водородные. Клатраты — нестехиометрические соединения, в которых соотношение между числом молекул «гостя» и «хозяина» не обязательно целое, например, Cl₂·5,75H₂O.

Важный пример решетчатого клатрата — гидрат метана, в котором молекулы метана заключены в пустоты кристаллической решетки льда. Это соединение широко распространено в природе; запасы метана на дне океанов, вероятно, значительно превышают запасы газа в свободном состоянии.

Образование клатратов используется в хроматографии, для хранения газов и высокотоксичных веществ, опреснения морской воды и разделения соединений, близких по свойствам, но отличающихся геометрией молекул, например, цистранс-углеводородов. В последнее время активно исследуется возможность применения клатратов на основе воды и металлоорганических каркасов для аккумулирования и хранения водорода.