Yedi diyatomik element hidrojen, azot, oksijen, flor, klor, brom ve iyottur. Princeton'a göre, diatomik moleküller aynı veya farklı kimyasal elementlerin sadece iki atomundan oluşan moleküllerdir .
İki atomlu elementlerden beşi doğal olarak bir gaz halinde oluşur. Bunlar hidrojen, azot, oksijen, flor ve kloru içerir. Bromin sıvıdır ve iyot doğal halde katıdır.
Diatomik elementler asla tek atom olarak bulunmaz. Her zaman çiftler halinde oluşurlar veya bir bileşikte başka bir element ile birleşirler. Bir bileşikte bir diyatomik element meydana gelirse, bunun heteronükleer olduğu kabul edilir. Aynı elementten ikisini içeren iki atomlu bir molekül homonükleerdir.
İki atomlu moleküllerin bağlanma şekli, molekülün homonükleer veya heteronükleer olmasına bağlıdır. Homonükleer moleküller, içinde elektron paylaştığı kovalent bağlara sahiptir. Bu elektronlar eşit olarak paylaşıldığından elektronegatiflik açısından bir fark yoktur. Heteronükleer diyatomik moleküller, elektronegativitede farklılık bulunan kutupsal kovalent bağlara sahiptir.
Diyatomik moleküller çok yaygındır. Dünya atmosferinin yaklaşık yüzde 99'u iki diyatomik molekülden azot ve oksijenden yapılmıştır. 1805'te Gay-Lussac ve von Humboldt, suyun, atomik elementlerin hidrojen ve oksijenden oluştuğunu belirledi. Karbon monoksit, nitrik oksit ve hidrojen klorür, diyatomik moleküllerin öne çıkan diğer örnekleridir.
