Двойна́я после́довательность, последовательность некоторых элементов, занумерованных двумя индексами:

$$a_{mn},\quad m=1,2,\ldots,\ \ n=1,2,\ldots.$$Двойная последовательность по сравнению с обычными последовательностями (т. е. такими, у которых нумерация производится одним индексом) имеют ряд специфических особенностей: существует, например, несколько определений пределов двойной последовательности, не эквивалентных между собой.

Понятие двойной числовой последовательности тесно связано с понятием двойного числового ряда

$$\sum_{m=1}^\infty\sum_{n=1}^\infty u_{mn},$$у которого как его члены, так и частичные суммы

$$S_{mn}=\sum_{k=1}^m\sum_{l=1}^nu_{kl}$$составляют двойную последовательность. При этом для всякой двойной числовой последовательности существует ряд, для которого она является последовательностью его частичных сумм.