ブラックホールとブラックホールの連星系。連星ブラックホールとも呼ばれる。
2015年にLIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）で検出された重力波信号は、それぞれが太陽質量の30倍程度のブラックホールからなる二重ブラックホール連星が合体した際に放出されたものと解釈され、その存在が裏付けられた。その後も次々と観測例が見つかっている。2019年5月21日に重力波が観測されたGW190521では、太陽質量の85倍と66倍のブラックホールが合体して142倍のブラックホールが生成され、太陽質量の約8倍に相当するエネルギーが重力波として放出された。
銀河中心核に存在する太陽質量の数百万倍から数億倍の（超）大質量ブラックホールが、銀河合体により連星系となっている（超）大質量二重ブラックホールの存在も指摘されているが、まだ観測的には十分に確認されているとは言えない。
重力波も参照。