Hệ thống tuần hoàn kép đề cập đến một hệ thống trong đó máu bơm qua tim hai lần trong mỗi chuyến đi khắp cơ thể. Trước tiên, máu được bơm vào phổi, nơi nó trở thành oxy và sau đó được bơm trở lại tim, trước khi cuối cùng nó được bơm vào phần còn lại của cơ thể. Trong khi hầu hết các loại động vật có xương sống có hệ tuần hoàn kép, một số loài có hệ tuần hoàn đơn nguyên thủy hơn.
Ngoài nhiều mục đích khác, máu của động vật phải mang oxy từ phổi đến cơ thể của nó, sau đó vận chuyển carbon dioxide từ cơ thể đến phổi, nơi nó có thể được thải ra ngoài bằng hơi thở. Máu thực hiện điều này với sự trợ giúp của một phân tử gọi là hemoglobin. Khi quá trình tiến hóa tạo ra những loài động vật có khả năng hoạt động ở tầm cỡ cao, hệ tuần hoàn kép đã tiến hóa để di chuyển oxy và carbon dioxide qua các cơ thể một cách hiệu quả hơn.
Động vật có vú, chim và bò sát đều có hệ tuần hoàn kép. Tuy nhiên, hầu hết các loài bò sát và lưỡng cư chỉ có tim ba ngăn, trái ngược với tim bốn ngăn của động vật có vú. Cá có hệ tuần hoàn đơn và chỉ có hai ngăn trong tim. Động vật không xương sống thường có hệ thống tuần hoàn mở, nơi chất lỏng giống như máu của chúng được gọi là hemolymph chảy tự do.
