الجزيئات ثنائية الذرة هى الجزيئات التى تكونت من ذرتين من نفس العنصر أو من عنصرين مختلفين . العناصر ثنائية الذرة هى التى توجد فقط في حالتها العادية في شكل ثنائي الذرة ، وتعرف أيضا هلى أنها متجانسة ذريا . والأمثلة على ذلك H2 وكذلك O2. ويتكون الغلاف الجوي بنسبة 99 % تقريبا من جزيئات ثنائية الذرة للعنصرين الأكسجين (O2) والنيتروجين (N2).
كما يتواجد الأكسجين أيضا في شكل ثلاثي الذرات الأوزون (O3) .
العناصر الثنائية الذرة هى : الهيدروجين ،الأكسجين ، النيتروجين ، الهالوجينات وهى : الفلور ، الكلور ، البروم ، اليود ، الأستاتين ( ويمكن حفظها بسهولة كالتالى هـ.أ.ن + الهالوجينات ) الأستاتين شديد الندرة في الطبيعة وأكثر نظائره ثباتا له عمر نصف يساوى 8.1 ساعة ، وبالتالى فإنه غالبا ما لا يتم عده ضمنهم .
الرابطة الموجودة في الجزيئات المتجانسة ذريا ليست قطبية على الإطلاق ولكنها 100 % تساهمية
امثلة للجزيئات الغير متجانسة ذريا أول أكسيد الكربون CO ، أكسيد النيتريك NO .