Een koolstof-koolstofbinding is een covalente binding tussen twee koolstofatomen. De meest voorkomende vorm van deze binding is de enkele binding – een binding waarbij twee elektronen betrokken zijn: één van elk van de koolstofatomen. Op zich is de koolstof-koolstofbinding zeer sterk: de bindingsenergie bedraagt immers 347 kJ/mol. Tevens maakt de gunstige overlap van de orbitalen (zowel sigma- als pi-binding) het mogelijk dat koolstof lange koolstofketens kan vormen. Deze vormen de basis van de organische verbindingen.