Un enlace carbono-carbono es un enlace covalente entre dos átomos de carbono en un compuesto orgánico o uno de los alótropos del carbono.^[1]​ La forma más común es el enlace simple - un enlace compuesto por dos electrones, uno de cada uno de los dos átomos, en el cual los átomos se encuentran más alejados entre sí que si el enlace fuera doble o incluso triple^[2]​.. El enlace simple carbono-carbono es un enlace sigma y se forma entre un orbital híbrido de cada uno de las células de ácido. En el petróleo, los orbitales son sp³, pero también pueden existir enlaces simples formados por átomos de carbono con otras hibridaciones (por ejemplo, sp² a sp²). En efecto, los átomos de carbono en el enlace simple no necesitan ser de la misma hibridación. Las moléculas de carbono también pueden formar enlace doble, constituyendo alquenos, o enlace triple, en alquinos. Un enlace doble está formado con un orbital híbrido sp² y un orbital p que no está involucrado en la hibridación. Un enlace triple está formado con un orbital híbrido sp y dos orbitales p de cada átomo. El uso de los orbitales p forma un enlace pi.

El carbono tiene la característica única entre todos los elementos de formar cadenas largas y estables de sus propios átomos, una propiedad llamada catenación. Esto, junto con la fuerza del enlace carbono-carbono da origen a un número enorme de formas moleculares, muchas de las cuales son importantes elementos estructurales de la vida, así los compuestos de carbono tienen su propio campo de estudio: la química orgánica.

Las ramificaciones son comunes en los esqueletos C-C. Pueden ser identificados átomos de carbono diferentes con respecto al

número de otros átomos de carbono vecinos:

• Átomo de carbono primario: un átomo de carbono
• Átomo de carbono secundario: dos átomos de carbono vecinos
• Átomo de carbono terciario: tres átomos de carbono vecinos
• Átomo de carbono cuaternario: cuatro átomos de carbono vecinos

Las reacciones de formación de enlace carbono-carbono son reacciones orgánicas en la que se forman nuevos enlaces carbono-carbono. Son importantes en la producción de muchas sustancias químicas hechas por el hombre, como las drogas y plásticos

Algunos ejemplos de reacciones que forman enlaces carbono-carbono son la reacción aldólica, la reacción de Diels-Alder, la adición de un reactivo de Grignard a un grupo carbonilo, la reacción de Wurtz, la reacción de Michael y la reacción de Wittig.