In de scheikunde is een gigantische covalente structuur een chemische verbinding waarin de atomen bij elkaar worden gehouden door covalente bindingen, maar deze bindingen strekken zich uit over het gehele kristalrooster, in plaats van gelokaliseerd te zijn tussen paren atomen. Dit resulteert in een zeer sterke en stijve structuur.

Het meest voorkomende voorbeeld van een gigantische covalente structuur is diamant, waarbij elk koolstofatoom covalent gebonden is aan zijn vier dichtstbijzijnde buren, waardoor een tetraëdrische structuur ontstaat. Deze rangschikking van atomen resulteert in een zeer sterk en hard materiaal, dat wordt gebruikt in een verscheidenheid aan industriële en technologische toepassingen, zoals snijgereedschappen en schuurmiddelen.

Andere voorbeelden van gigantische covalente structuren zijn onder meer grafiet, siliciumcarbide en kwarts.