双壳油轮是拥有两层外壳的油轮。

一开始建造双壳油轮的目的是节省运送需要加热的液体如沥青、糖蜜或石蜡时的能量（和价格），因为两层壳的隔热性能比较好。

建造双壳油轮的动机是提高其安全性，防止油外泄，但两层船壳之间的空间也被用来做压载舱来按照船载货的情况来平衡船身。作为压载的是抽入船壳间的海水。

1989年埃克森·瓦尔迪兹号油轮事故后国际海事组织规定所有1996年后建造的5000吨以上的油轮必须拥有双壳结构。

2001年又一次油轮事故后国际海事组织决定从2015年开始只有双壳油轮可以在海洋上运行。