二酸素錯体 (にさんそさくたい、Dioxygen complexes) は、配位子にO2を含む配位化合物である。これらの化合物の研究は、ミオグロビン、ヘモグロビン、ヘムエリスリン、ヘモシアニンなどの酸素運搬タンパク質に触発されている。いくつかの遷移金属はO2と錯体を形成し、これらの錯体の多くは可逆的に形成される。O2の結合は、細胞呼吸、腐食、工業化学などの多くの重要な現象の最初のステップである。最初の合成酸素錯体は、1938年にコバルト (II) 錯体が可逆的に結合したO2で実証された。