電気二重層は、流体（荷電粒子が比較的自由に動ける系）中の物体の界面に電位が与えられたときに形成される2層の構造である。一般に、仕事関数の違いや帯電の影響によって、2つの異なる物質が接する界面には電位差が生じる。そのため、どちらかの物質中で荷電粒子が移動可能であれば、界面には必ず電気二重層が形成される。具体的には、電気分解を行う際の電解液と電極の界面、コロイド粒子と分散媒の界面、半導体のpn接合面などについて考えられることが多い。他にも気泡、液滴、多孔質体などの表面に生じる。電気二重層は、正電荷の表面に固定吸着された陰イオン（または負電荷に吸着した陽イオン）からなる非常に薄い層と、静電引力の中で拡散しつつ濃度分布が生じる層（拡散層）の２つの層で構成される。