Ковале́нтная связь (ковалентная гомеополярная связь), вид химической связи между двумя атомами, возникающей при обобществлении электронов, принадлежащих этим атомам.
При ковалентной связи перекрытие электронных облаков, приводящее к обобществлению электронов, не сводится к простому наложению друг на друга электронных орбит, сопровождается существенным перераспределением электронной плотности и изменением энергии системы. При обобществлении электронов происходит втягивание электронных облаков в пространство между ядрами. Появление состояния с повышенной плотностью электронного заряда в межъядерном пространстве и приводит к возникновению сил притяжения.
В основе ковалентной гомеополярной связи лежит обменное взаимодействие или обменный эффект, обусловленный обменом атомов электронами и имеющий чисто квантовую природу. Силы такого взаимодействия называются обменными силами, и их величина существенно зависит от направления спинов электронов, осуществляющих связь между взаимодействующими атомами. Связь будет сильной только в том случае, если спины антипараллельны. Ковалентные связи определенным образом ориентированы в пространстве и образуются только между ближайшими соседними атомами.
Ковалентная связь типична для кристаллов простых полупроводников (Ge, Si), для молекул простых газов (H2, Cl2), для органических молекул. Ковалентная связь характеризуется высокой прочностью.
Атомы в молекуле могут быть соединены одинарной ковалентной связью (H2, H3C-CH3), двойной (H2C=CH2) или тройной (N2, HCCH). Атомы, различающиеся по электроотрицательности, образуют т. н. полярную ковалентную связь (HCl, H3C-Cl).