불포화의 유기분자에서 H C=CH-CH=CH 와 같이 둘 이상의 이중결합이 하나의 단결합을 사이에 끼고 구성되는 계(系). 공액이중결합의 유기화합물은 독립적으로 존재하는 이중결합과 비교하여 물리적·화학적 성질에서 현저한 차이가 있다.

이 결합을 가진 대표적인 화합물로는 벤젠·부타디엔 등을 들 수 있다.

부타디엔은 [그림]과 같은 구조를 가지고 있으며 여기에 브롬 또는 말레인산 무수물(無水物)을 첨가하면 탄소의 1과 4의 위치에 첨가되고 이중결합은 2와 3 사이로 이동한다.

즉 이중결합이 독립적으로 존재하는 경우와 달리 그 위치가 고정되어 있지 않음을 보여 준다.

이러한 현상은 벤젠과 같은 고리모양 화합물에서 더 현저하며 벤젠의 세 이중결합은 6개의 탄소간에 완전히 평균화되어 단결합과 이중결합의 구별이 없어지고 C-C간의 거리도 한 종류밖에 존재하지 않는다.

이와 같이 공액이중결합에서는 둘 이상의 이중결합이 상호작용을 미쳐 이중결합이 그 위치에 고정되어 있지 않다.

이와 같은 현상은 양자역학에 의해 올바로 설명될 수 있다.