碳－碳鍵是一連接兩個碳原子的共價鍵^[1]。根据成键方式不同，两个碳原子间共能形成单键、双键和三键三种共价键。

碳原子可以互相鍵結形成長鏈，此性質稱為「成鏈」。有了這個性質，碳原子就可以連結在一起形成眾多不同类型的分子，其中一些化合物對這個世界上的生命和人類的生活有極大的意義，有機化學就是專門研究有機分子的化學特性。

两个碳原子间成键，最普通的形式是單鍵：由兩個電子组成，其中兩個原子分别提供一個電子。碳－碳單鍵屬於σ键，组成单键的兩個碳原子自身的电子先形成混成軌域，然后两个混成軌域之间形成碳－碳单键。例如在乙烷中，两个碳原子形成sp³混成軌域。但碳的單鍵也有形成其他混成軌域的例子（例如sp²對sp²）。

化合鍵二端的的碳原子不一定要形成相同的混成軌域，在烯烃中碳原子形成雙鍵。雙鍵由一个σ键（由两个形成sp²混成軌域的电子）和一个π鍵（由两个未參與混成的p軌域电子所構成）组成。最简单的包含碳－碳双键的化合物为乙烯。

三鍵由一個sp混成軌域和二個p軌域構成，其中二個原子各提供一個p軌域。雙鍵及三鍵中使用的p軌域會形成π鍵^[2]。最简单的包含碳－碳双键的化合物为乙炔。

碳-碳鍵的鍵數愈多，鍵能愈大，鍵長愈短。

简单碳氢化合物中的碳－碳键对比^[3][4]

名称	乙醇	乙烯	乙炔
化学式	C2H6	C2H4	C2H2
分类	烷烃	烯烃	炔烃
结构式
杂化形式	sp3	sp2	sp
碳－碳键的键能	347 kJ/mol	614 kJ/mol	839 kJ/mol
碳－碳键的键长	153.5 pm	133.9 pm	120.3 pm
碳－碳单键的比例	100%	87%	78%

碳原子可以與不同數量的其他碳原子形成鍵，形成在碳－碳骨架中常見的支鏈。按照中國傳統的伯仲叔季的輩份順序，將含碳基團按照直接键合碳原子基团的數目定义為伯碳、仲碳、叔碳和季碳：

• 伯碳原子（Primary carbon atom）可用1°表示^[5]，是指連有一個碳原子的碳原子，和伯碳原子相连的氢原子成为伯氢原子，如乙醇（伯醇）。在有機化學反應中，伯碳自由基最不穩定，所以相應的能量最高。

• 仲碳原子（Secondary carbon atom）可用2°表示，是指連有兩個碳原子的碳原子，和仲碳原子相连的氢原子成为仲氢原子，如異丙醇（仲醇）。

• 叔碳原子（Tertiary carbon atom）可用3°表示，是指連有三個碳原子的碳原子，和叔碳原子相连的氢原子成为叔氢原子，如叔丁醇（叔醇）。叔碳原子的碳正离子和自由基都是很稳定的。

• 季碳原子（Quaternary carbon atom）^[6] 可用4°表示，是指連有四個碳原子的碳原子，如新戊烷。在有機化學反應中，季碳的穩定性在四种碳原子中最佳。

碳－碳键形成反应是有机反应中形成新的碳－碳鍵的反应。碳－碳键的形成对于人造化学品很重要，如药品和塑料。

下列反應是可以形成碳－碳鍵的例子，如：羟醛反应、Diels-Alder反应、格氏试剂对羰基的加成反应、赫克反应、Michael反应和维蒂希反应。

• 碳－碳键形成反應
• 碳原子与其他元素成键之化学见右侧元素周期表：

查 论 编 元素周期表中与碳成键所形成的化合物 CH He CLi CBe CB CC CN CO CF Ne CNa CMg CAl CSi CP CS CCl CAr CK CCa CSc CTi CV CCr CMn CFe CCo CNi CCu CZn CGa CGe CAs CSe CBr CKr CRb CSr CY CZr CNb CMo CTc CRu CRh CPd CAg CCd CIn CSn CSb CTe CI CXe CCs CBa CLu CHf CTa CW CRe COs CIr CPt CAu CHg CTl CPb CBi CPo CAt Rn Fr CRa Lr Rf Db CSg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og   CLa CCe CPr CNd CPm CSm CEu CGd CTb CDy CHo CEr CTm CYb Ac CTh CPa CU CNp CPu CAm CCm CBk CCf CEs Fm Md No 图例 与碳所成的化学键系 有机化学重要研究对象 有广泛应用的领域 仅是学术研究的对象 尚未发现此类键