Ein zweiatomiges Molekül ist eine stabile Gruppe von zwei Atomen, die durch chemische Bindungen verbunden sind. Zweiatomige Moleküle, die aus demselben Element bestehen, werden als zweiatomige Elemente bezeichnet. Es gibt fünf zweiatomige Elemente, die bei Standardtemperatur und -druck als Gase existieren: Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor und Chlor.
Zusätzlich kommen bei erhöhten Temperaturen auch Brom und Jod als zweiatomige Elemente vor. Es wird vermutet, dass Astat, das schwerste der Halogene, ein zweiatomiges Molekül bildet, aber dies wurde nicht bestätigt.
Diatomare Verbindungen sind zwei Atommoleküle mit unterschiedlichen Elementen. Einige Beispiele umfassen Kohlenmonoxid, Stickoxid, Siliziummonoxid und Chlorwasserstoff. Zweiatomige Moleküle sind die am häufigsten vorkommenden Verbindungen im Universum.
