双星（binary stars），两颗彼此有物理联系并在共同引力作用下相互环绕作轨道运行的恒星组成的双星系统。双星系统的两颗恒星通常遵守开普勒定律、沿着围绕系统质心的椭圆轨道运动。大多数恒星是在双星或更复杂的聚星系统中。
双星在天体物理研究中极为重要，因为对它们轨道的分析提供了直接测定恒星质量的惟一方法。第一个双星是1650年由耶稣会天文学家约安尼斯·里肖利（Joannes Riccioli，1598-1671）证认的，他用一台望远镜发现大熊座ζ实际上是两颗星。但直到1767年才由约翰·米切尔（John Michell）指出，这两颗在天空挨得很近的星确实在空间有物理上的联系，而不是距离相差很远的两颗星偶然在视线方向并列。
有些双星中只能看见一颗星，但从可见星的运动情况可以推知伴星的存在。密近双星系统的两颗子星不能分解，但波谱学研究能显示两子星相互绕转时引起的星光变化。密近双星两子星常常在潮汐力作用下变形。如果潮汐力从一颗子星拉出物质并输送到另一子星上，就称它是半接双星；如果两子星相互接触，就是相接双星。如果半接双星的伴星是一颗致密的中子星或黑洞，从较大子星来的物质降落到伴星上时释放出的能量可以产生大量X射线或其他高能辐射。见共生星。
