在理論化學中，共軛系統是分子中具有離域電子的連接 p 軌道的系統，它通常會降低分子的總能量并增加穩定性。 它通常表示為具有交替的單鍵和多鍵。 孤對電子、自由基或碳正離子可以是系統的一部分，它可以是環狀的、無環的、線性的或混合的。 共軛這個詞是在 1899 年由德國化學家 Johannes Thiele 創造的。

共軛是一個 p 軌道與另一個跨越相鄰 σ 鍵的重疊（在過渡金屬中，可能涉及 d 軌道）。

共軛系統有一個重疊的 p 軌道區域，橋接簡單圖表顯示沒有 π 鍵的相鄰位置。 它們允許 π 電子在所有相鄰對齊的 p 軌道上離域。π 電子不屬于單鍵或原子，而是屬于一組原子。

包含軌道和電子共軛系統的分子稱為共軛分子，它們在三個或更多原子上具有重疊的 p 軌道。 一些簡單的有機共軛分子是 1,3-丁二烯、苯和烯丙基碳陽離子。 xxx的共軛系統存在于石墨烯、石墨、導電聚合物和碳納米管中。

通過交替的單鍵和雙鍵可以進行共軛，其中每個原子提供垂直于分子平面的 p 軌道。 然而，這并不是發生綴合的xxx方式。 只要鏈中的每個連續原子都有一個可用的 p 軌道，就可以認為該系統是共軛的。 例如，呋喃是一個五元環，在一個氧的兩側有兩個交替的雙鍵。 氧有兩個孤對，其中一個在該位置占據垂直于環的 p 軌道，從而通過與每個相鄰碳原子上的垂直 p 軌道重疊來維持該五元環的共軛。 另一對孤對留在平面上，不參與共軛。

一般而言，任何 sp2 或 sp 雜化碳或雜原子，包括帶有空軌道或孤對軌道的碳原子或雜原子，都可以參與共軛系統，盡管孤對并不總是參與共軛系統。 例如，在吡啶中，氮原子已經通過與相鄰碳的形式雙鍵參與共軛體系，因此孤對電子仍處于sp2雜化軌道的環平面內，不參與共軛。 共軛的要求是軌道重疊； 因此，共軛系統必須是平面的（或接近平面的）。 因此，參與共軛系統的孤對將占據純 p 特征的軌道，而不是非共軛孤對的典型 spn 雜化軌道。

處理共軛分子的常用模型是復合價鍵/Hückel 分子軌道理論 (VB/HMOT) 處理，其中分子的 σ 框架與分子的 π 系統（或多個系統）分離（參見 關于此模型的 sigma-pi 和等效軌道模型以及替代處理的文章）。 盡管也可以使用離域方法處理 σ 鍵合，但在簡單有機分子的背景下調用離域鍵合時，通常考慮的是 π 鍵合。

Sigma (σ) 框架：σ 框架由嚴格局部鍵合方案描述，由主族元素上的 sp3-、sp2- 和 sp- 雜化原子軌道（以及主族元素上的 1s 原子軌道）之間的相互作用形成的 σ 鍵組成 氫），以及來自填充的非鍵合雜化軌道的局部孤對電子。 導致 σ 鍵合的相互作用采取每個混合軌道的較大波瓣（或氫 1s 軌道的單個球形波瓣）的頭對頭重疊的形式。 當軌道成對重疊形成雙電子σ鍵時，每個原子軌道貢獻一個電子，或者當軌道構成孤對時貢獻兩個電子。 這些局部軌道（鍵合和非鍵合）都位于分子平面內，σ 鍵主要位于沿核間軸的原子核之間。

Pi (π) 系統或多個系統：與上述 σ 框架正交，π 鍵合發生在發生 σ 鍵合的分子平面上方和下方。 分子的 π 系統是由未雜化的 p 原子軌道在采用 sp2 和 sp2 雜化的原子上相互作用形成的。 導致 π 鍵合的相互作用發生在相鄰的 p 軌道之間，這些 p 軌道依靠連接原子的 σ 鍵，并采取構成每個 p 軌道的兩個同樣大的波瓣的左右重疊的形式。