화학결합한 두 원자의 핵 사이의 거리. 원자간거리, 결합간격이라고도 한다.

전자스펙트럼 · 라만효과 · 적외스펙트럼 · 마이크로파스펙트럼 등 분광학적 방법 및 전자회 절 · 중성자회절 · X선회절 실험으로 측정된다.

이 방법으로 대다수 유기화합물의 탄소원자 사이의 단일결합 및 2중결합의 결합거리를 측정하면 각기 1.54A 부근 및 1,34A 부근으로 일정한 값이 나온다.

이런 사실은 양자역학적 공명이 존재하지 않는 한 다른 공유결합에서도 일반적으로 볼 수 있다.

즉, 공유결합거리는 결합에 관여하는 두 원자의 종류 및 다중도에 따라 정해진다. 이런 경우에 각 공유결합 거리는 그 결합에 관여하는 두 원자의 공유결합반지름의 합으로 표시된다.

이를테면 탄소 및 염소의 공유결합반지름은 각기 0.77A 및 0.99A이므로 C-CI 의 결합거리는 1.76A으로 산출되며 이 값은 사염화탄소 의 실측값 1.766±0.003A과 잘 맞는다.

이온결합의 결합거리를 산출하는 공유결합반지름 대신 이온반지름을 이용한다.

벤젠이나 부타디엔처럼 공명에 따라 다중도가 다른 공유결합이 혼합된 때는 결합거리도 혼합의 정도에 따라 달라진다.

이를테면 벤젠의 탄소-탄소 결합거리는 1.397A이며 순수한 단일결합과 2중결합 거리의 사이값을 취한다.

이런 때는 양자역학적으로 계산된 결합차수와 결합거리의 사이에 규칙성이 있음이 알려져 있다.