Een dubbele binding is een soort chemische binding waarbij twee elektronenparen worden gedeeld tussen twee atomen. Dit type binding omvat vier bindingselektronen tussen atomen, in plaats van de gebruikelijke twee bindingselektronen die bij een enkele binding betrokken zijn. Vanwege het grote aantal elektronen zijn dubbele bindingen meestal reactief. Dubbele bindingen zijn korter en sterker dan enkele bindingen.
Dubbele bindingen worden getekend als twee parallelle lijnen in chemische structuurdiagrammen. Het gelijkteken wordt gebruikt om een dubbele binding in een formule aan te geven. De Russische chemicus Alexander Butlerov introduceerde in het midden van de 19e eeuw dubbele bindingen in structurele formules.
Ethyleen (C2H4) is een koolwaterstof met een dubbele binding tussen de twee koolstofatomen. Andere alkenen bevatten ook dubbele bindingen. Dubbele bindingen worden gezien in imine (C = N), sulfoxiden (S = O) en azoverbindingen (N = N).