二聚體（di-, two + -mer, parts）是一種低聚物，由兩個單體組成，這些單體通過強鍵或弱鍵、共價鍵或分子間鍵連接。 二聚體在高分子化學、無機化學和生物化學中也具有重要意義。

當兩個分子相同（例如 A–A）時使用術語同二聚體，當它們不同時使用術語異二聚體（例如 A–B）。 二聚化的逆轉通常稱為解離。 當兩個帶相反電荷的離子結合成二聚體時，它們被稱為 Bjerrum 對，以 Niels Bjerrum 命名。

無水羧酸通過酸性氫和羰基氧的氫鍵形成二聚體。 例如，乙酸在氣相中形成二聚體，其中單體單元通過氫鍵結合在一起。 在特殊條件下，大多數含 OH 的分子會形成二聚體，例如 水二聚體。

準分子和激基復合物是具有短壽命的激發結構。 例如，惰性氣體不會形成穩定的二聚體，但在高壓和電刺激下它們會形成準分子 Ar2*、Kr2* 和 Xe2*。

分子二聚體通常由兩種相同的化合物反應形成，例如：2A → A?A。 在這個例子中，單體 A 被稱為二聚化以產生二聚體 A-A。 一個例子是二氨基卡賓，它二聚生成四氨基乙烯：

2 C ( NR 2 ) 2 ? ( R 2 N ) 2 C = C ( NR 2 ) 2 {\displaystyle {\ce {2 C(NR2)2 -> (R2N)2C=C(NR2)2}}}

卡賓具有高反應性，很容易形成鍵。

雙環戊二烯是兩個環戊二烯分子的不對稱二聚體，它們在第爾斯-阿爾德反應中反應生成產物。 加熱后，它會開裂（經歷逆第爾斯-阿爾德反應）以產生相同的單體：

C 10 H 12 ? 2 C 5 H 6 {\displaystyle {\ce {C10H12 ->; 2 C5H6}}}

許多非金屬元素以二聚體形式出現：氫、氮、氧和鹵素（即氟、氯、溴和碘）。 惰性氣體可以形成通過范德華鍵連接的二聚體，例如雙氦氣或對角氣。 汞以汞 (I) 陽離子 (Hg2+2) 的形式出現，形式上是二聚離子。 其他金屬可能在其氣相中形成一定比例的二聚體。已知的金屬二聚體包括二鋰 (Li2)、二鈉 (Na2)、二鉀 (K2)、二銣 (Rb2) 和二銫 (Cs2)。 這種元素二聚體是同核雙原子分子。

許多有機小分子，尤其是甲醛，很容易形成二聚體。甲醛的二聚體(CH2O)是二氧雜環丁烷（C2H4O 2）。硼烷 (BH3) 作為二聚體乙硼烷 (B2H6 ), 由于硼中心的高路易斯酸度。

在聚合物的上下文中，二聚體也指聚合度 2，無論化學計量或縮合反應如何。

適用的一種情況是二糖。 例如，纖維二糖是葡萄糖的二聚體，即使形成反應會產生水：

2 C 6 H 12 O 6 ? C 12 H 22 O 11 + H 2 O {\displaystyle {\ce {2 C6H12O6 ->; C12H22O11 + H2O}}}

此處，所得二聚體的化學計量與初始單體對不同。

雙糖不需要由相同的單糖組成才能被視為二聚體。 一個例子是蔗糖，它是果糖和葡萄糖的二聚體，它遵循與上述相同的反應方程式。

氨基酸也可以形成二聚體，稱為二肽。 一個例子是甘氨酰甘氨酸，由兩個通過肽鍵連接的甘氨酸分子組成。 其他例子包括阿斯巴甜和肌肽。

乙硼烷 (B2H6) 是無機二聚體的典型例子。 硼烷并不作為 BH3 單獨存在，盡管它通常以這種方式書寫。 B2H6 以兩個氫原子橋接兩個硼原子的結構存在。

橋接 B-H 債券的債券順序低于常規 B-H 債券的債券順序（它們的債券順序低于終端 B-H 債券）。 這是通過具有三個中心但只有兩個電子的鍵，香蕉鍵，而不是具有兩個中心和兩個電子的典型單鍵來解釋的。

基于所連接基團的空間體積，有機鋁配合物可以單體或二聚體形式存在。 例如，甲基或乙基鋁以二聚體形式存在，但當添加更大的基團時，復合物以單體形式存在，例如三苯甲基鋁。