根据分子中两个双键的相对位置不同，二烯烃分为孤立二烯烃（两个双键之间相隔两个或两个以上的单键，结构和性质类似于普通烯烃）、累积二烯烃（两个碳碳双键连在同一个碳原子上）和共轭二烯烃（两个双键被一个单键隔开）。

最简单的共轭二烯烃是1,3-丁二烯。1,3-丁二烯的4个碳原子都为sp²杂化，4个碳原子形成3个碳碳σ键，每个碳原子余下的sp²杂化轨道与氢原子的1s轨道相互交盖，形成6个碳氢σ键。由于分子中每一个碳原子的3个σ键都共平面，所以所有的碳碳σ键和碳氢σ键都在同一个平面上。每个碳原子还各有一个垂直于分子平面且彼此相互平行的p轨道，1位碳和2位碳、3位碳和4位碳的p轨道侧面相交形成2个碳碳π键。此外，2位碳和3位碳之间的p轨道也有一定程度的侧面交盖，因此，2位碳和3位碳之间也有部分双键的性质，形成了共轭体系。共轭二烯烃除了具有简单烯烃相似的结构和性质外，还有其特殊的稳定性和加成特性，并且在理论研究和工业应用方面有着非常重要的意义。

最简单的累积二烯烃为丙二烯。在丙二烯分子中，1位和3位的碳原子都为sp²杂化，而2位碳原子为sp杂化。丙二烯分子中三个碳是呈直线型的，而整个分子是两个相互垂直的平面组成的非平面分子。