雙殼油輪是擁有兩層外殼的油輪，主要是用來運輸散裝油類，其貨油艙的底部和邊部有連續的雙層殼體組成。這些連續的雙層殼體可以用來承載壓載水。壓載空間能夠在整個裝貨空間延續。國際防止船舶汙染公約附則1的第13F 規定了載重噸超過5000噸的新建船舶應建造成具有雙殼結構，以防止或減少由於擱淺、水災、碰撞等導致底部或邊殼破損造成的油汙染。
目前從事國際航運的1700條油輪中，60％為單殼油輪，然而，單殼油輪事故的高發率及引起的巨大災難已經引起國際社會的重視。歐盟組織已決定在2015年以前，禁止使用單殼油輪從事國際航運。雙殼油輪的出現可能會減小溢油所導致的對環境的汙染。
建造雙殼油輪的最初目的是節省運送需要加熱的液體如瀝青、糖蜜或石蠟時的能量（和價格），因為兩層殼的隔熱性能比較好。
今天建造雙殼油輪的動機是為了提高其安全性，防止油外泄，但兩層船殼之間的空間也被用來做壓載艙，按照船載貨的情況來平衡船身。作為壓載的是抽入船殼間的海水。
但是，鹽水對船的內壁的腐蝕非常大，而由於船的兩層殼之間非常窄，船員無法使用船上的設施來確定內壁腐蝕的程度。因此，有些專家懷疑雙殼油輪的效果。
1989年，埃克森·瓦爾迪茲號油輪事故發生後，國際海事組織規定所有1996年後建造的5000噸以上的油輪必須擁有雙殼結構。
2001年，又一次油輪事故後國際海事組織決定從2015年開始隻有雙殼油輪可以在海洋上運行。