Een dubbele binding is een covalente binding tussen twee atomen, waarbij twee gemeenschappelijke elektronenparen, en dus in totaal 4 elektronen, betrokken zijn.
Bij een enkelvoudige binding zijn slechts twee elektronen betrokken: de relevante atoomorbitalen overlappen axiaal en vormen op deze manier een σ-binding. In een dubbele binding is een van de twee bindingen ook een σ-binding, terwijl de andere een π-binding vormt, door de zijdelingse overlap van twee p-orbitalen. De twee elektronen in dit moleculair orbitaal worden π-elektronen genoemd. De π-elektronen bevinden zich niet tussen de twee atomen in, maar in een elektronenruimte boven en onder de binding.
Een covalente verbinding die een dubbele binding bevat wordt een onverzadigde verbinding genoemd.