分子中兩個原子之間由共用兩對電子而形成的共價鍵，叫做雙鍵。雙鍵通常用兩條短線表示。雙鍵通常由一個σ鍵和一個π鍵構成的，但它不是單鍵的簡單加和。例如，乙烯分子中碳碳雙鍵，鍵能是598KJ/mol，而乙烷分子中碳碳單鍵，鍵能是374KJ/mol。這表明碳碳雙鍵，鍵能小于碳碳單鍵鍵能的兩倍。而丙酮分子中碳氧雙鍵鍵能（750KJ/mol）大于甲醚分子中碳氧單鍵的鍵能（360KJ/mol）的兩倍。一般情況下，雙鍵不能自由轉動，否則雙鍵中的π鍵要斷裂。雙鍵的主要化學特性是其中的π鍵容易斷裂而跟其他原子或原子團發生加成反應。在共軛二烯烴等有機物中，兩個雙鍵被一個單鍵間隔。最簡單的二烯烴是1，3-丁二烯（CH₂=CH—CH＝CH₂）。該分子中所有的原子處于同一平面上，4個碳原子都以sp²雜化軌道成鍵形成3個碳碳σ鍵和6個碳氫σ鍵。每個碳原子上的未雜化p 軌道垂直于該平面，相互側面交疊，形成一個π-π共軛體系，叫做共軛雙鍵。