雙原子分子指所有由兩個原子組成的分子。雙原子分子內的化學鍵通常是共價鍵。
標黃的元素在標準狀況下以雙原子分子形式存在
很多非金屬元素(包括氫、氮、氧、氟、氯、溴、碘等)的單質均是雙原子分子。其他元素(如磷)也可能以雙原子分子構成單質,但這些雙原子分子並不穩定。這些構成單質的雙原子分子稱為同核雙原子分子。其中,氮和氧的同核雙原子分子佔地球大氣層成份的 99%。
以雙原子分子存在的化合物包括一氧化碳、一氧化氮、氯化氫等。這些雙原子分子稱為異核雙原子分子。
金屬元素和其他非金屬元素在氣態可能是雙原子分子,但較罕見。 例子有鋰(Li2)、氖(Ne2)、鈉(Na2)[1]、磷(P2)、硫(S2)、氬(Ar2)、鉻(Cr2)、銣(Rb2)、鉬(Mo2)、鎢(W2)、砹(At2)和鈾(U2)。
其中,鉬和鎢的雙原子分子是以六重鍵存在。