二原子炭素（にげんしたんそ、英: Diatomic carbon）は、化学式C=C（[C2] またはC2とも）を持つ緑色、気体状の無機化学物質である。炭素の二原子分子。常温常圧下では速度論的に不安定であり、自己重合によって除去される。例えば、電弧や彗星、恒星大気、星間物質、炭化水素の青い炎等の炭素蒸気で見られる。 二原子炭素は原子状炭素に次で二番目に単純な炭素の形態であり、フラーレンの生成の中間段階に関与している。 分離が不可能なことから、性質については論争が起きていたが、2020年に東京大学の宮本和範准教授、内山真伸教授らにより、初めて常温下での合成に成功したと報告された。宮本らは、常温常圧下、アルゴン雰囲気下で反応を行い、C60、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンが生成することを示したが、これらの割合は自然界におけるsp2炭素同素体の存在比率と一致していた。