Liên kết đôi là liên kết hóa học giữa hai nguyên tử, được tạo bởi một liên kết sigma (hay liên kết đơn) và một liên kết pi. Liên kết đôi bền và khó phá vỡ hoàn toàn hơn liên kết đơn, nhưng lại dễ tham gia phản ứng hóa học hơn do chứa liên kết pi dễ bị phá vỡ hơn liên kết sigma.
Trong hóa học hữu cơ, liên kết đôi thường thấy trong liên kết giữa hai nguyên tử C (C=C) ở anken hay ankadien hoặc liên kết C=O ở xeton.
Liên kết đôi do 2 cặp electron chung giữa 2 nguyên tử tạo nên. Liên kết đôi gồm một liên kết σ và một liên kết π. Liên kết n kém bền hơn liên kết σ nên dễ bị đứt ra trong các phản ứng hóa học. Liên kết đôi được biểu diễn bằng hai gạch nối song song giữa hai nguyên tử.
Mỗi nguyên tử cacbon của liên kết đôi còn tạo được hai liên kết đơn với hai nguyên tử khác. Bốn nguyên tử liên kết trực tiếp với hai nguyên tử cacbon của liên kết đôi nằm trong cùng mặt phẳng với hai nguyên tử cacbon đó.