Gwiazda podwójna, para blisko rozmieszczonych gwiazd, która gołym okiem zwykle wygląda jak pojedyncza gwiazda. Para ta nazywana jest sobowtórem optycznym, jeśli dwie gwiazdy wydają się być blisko siebie tylko ze względu na ich wyrównanie widziane z Ziemi. Prawdziwa podwójna gwiazda nazywana jest gwiazdą binarną lub układem binarnym. Składa się z dwóch gwiazd, które leżą stosunkowo blisko siebie w przestrzeni i krążą wokół siebie z powodu przyciągania grawitacyjnego, jakie każda z nich wywiera na siebie.
Ponad połowa wszystkich znanych gwiazd należy do układów podwójnych lub układów wielogwiazdowych zawierających gwiazdy podwójne. Astronomowie mogą określić masy gwiazd w układzie podwójnym, których odległość od Ziemi jest znana, obliczając orbity gwiazd wokół siebie.
Kiedy obie gwiazdy układu podwójnego można zobaczyć pojedynczo w teleskopie, para nazywa się wizualnym układem podwójnym. Często obecność drugiej gwiazdy odkrywa się innymi sposobami. W astrometrycznym układzie podwójnym regularne zmiany pozycji widocznej gwiazdy pokazują, że znajduje się ona na orbicie wokół drugiej gwiazdy. W układzie podwójnym zaćmieniowym obie gwiazdy przechodzą kolejno przed sobą, tworząc zaćmienia i okresowe przyciemnianie ich połączonego światła. Dobrze znany układ podwójny zaćmieniowy stanowi część Algola, układu wielogwiazdowego w konstelacji Perseusza. W czwartym typie, spektroskopowym układzie podwójnym, wiadomo, że gwiazda znajduje się na orbicie wokół innej gwiazdy, ponieważ linie w jej widmie naprzemiennie pokazują ruch zbliżania się i recesji.
