Sigma-binding, σ-binding, rotationssymmetriske molekylære bindinger mellem to eller eventuelt flere atomer. Bindingerne betegnes med det græske bogstav σ, hvilket skyldes, at de i den simpleste bindingsteori ofte er kombinationer af s-atomorbitaler (se orbital). Hvis der indgår flere sigma-bindinger i et molekyle, betegnes bindingen med laveste energi 1σ, næstlaveste 2σ osv. Den molekylære binding i det simpleste molekyle, brintmolekylet, er en sigma-binding, og i molekyler med flere typer af kemiske bindinger, fx alkener, er sigma-bindinger væsentlig stærkere end pi-bindinger. Molekylers struktur er derfor i høj grad bestemt af sigma-bindinger, hvorimod deres reaktivitet og spektroskopiske egenskaber er mest knyttet til pi-bindingerne.