Een covalente binding is een chemische binding waarbij elektronenparen tussen atomen worden gedeeld. Dit staat in contrast met ionische bindingen, waarbij sprake is van de elektrostatische aantrekking tussen tegengesteld geladen ionen, en metallische bindingen, waarbij een pool van elektronen over vele atomen wordt gedeeld.

Covalente bindingen zijn het resultaat van de overlap van atomaire orbitalen, de gebieden rond de kern van een atoom waar de kans het grootst is dat er elektronen worden aangetroffen. Wanneer twee atomaire orbitalen elkaar overlappen, kunnen de elektronen in die orbitalen paren en een covalente binding vormen. De sterkte van de covalente binding hangt af van de hoeveelheid overlap tussen de atomaire orbitalen.

Covalente bindingen worden doorgaans gevormd tussen atomen met vergelijkbare elektronegativiteiten, wat een maatstaf is voor het vermogen van een atoom om elektronen aan te trekken. Wanneer atomen met verschillende elektronegativiteiten een binding aangaan, worden de elektronen niet gelijk verdeeld, en de resulterende binding wordt polair covalent genoemd. Bij een polaire covalente binding heeft één atoom een ​​lichte positieve lading en het andere atoom een ​​lichte negatieve lading.

Covalente bindingen zijn erg belangrijk in de organische chemie, de studie van op koolstof gebaseerde moleculen. Koolstofatomen kunnen vier covalente bindingen vormen, waardoor ze een grote verscheidenheid aan complexe moleculen kunnen vormen.