화합물 속의 두 원자가 세 개의 공유결합으로 연결되는 것. 구조식에서는 세 개의 선으로 표시하며, 특히 두 개의 탄소 원자 사이의 삼중결합 -C=C-를 아세틸렌 결합이라고 한다. 이 세 개의 공유결합은 동등하지는 않고, 한 개의 σ결합과 두 개의 π결합이 된다. π결합 때문에 반응성이 강하고 불포화성을 보이며, 첨가반응이 얼어난다. 산화 등의 반응에 의해 삼중결합인 곳에서 분자는 절단되기 쉽다. 탄소 원자의 가장 바깥 껍질의 전자배치는 (2s)²(2)(2)지만 (2s)²의 전자쌍이 없어져 전자 한 개가 비게 되는 오비탈로 승위(昇位)해 (2s)(2)(2)(2)가 되며 다시 2s 오비탈과 2 오비탈이 sp혼성하여 결합축방향(x축)으로 향해 180˚ 다른 두 혼성오비탈을 든다. 이들 오비탈들은 이들과 수직 방향을 향해 2, 2 오비탈과 함께 네 개의 원자가전자를 한 개씩 받아서 U 전자 두 개와 π전자 두 개가 된다. C와 C 사이의 결합길이가 에테인(H₃C-CH₃)의 단일결합은 134Å, 에틸렌(H₂C=CH₂)의 이중결합은 1.34Å인데 비해 아세틸렌 HC三CH의 삼중결합에서는 1.20Å으로 짧다. 시안화수소(H-C三N)의 삼중결합의 결합거리는 1.16Å이다.