Un carbonyle est le groupe C=O dans une molécule. C'est un atome de carbone et un atome d'oxygène ayant une double liaison entre eux. Le carbone a deux autres liaisons, qui peuvent en général être avec n'importe quel autre groupe. Par exemple, un carbonyle est le fragment C=O d'une cétone, d'un aldéhyde ou d'un ester.
Comme l'oxygène est plus électronégatif que le carbone, les électrons de la liaison sont davantage dirigés vers lui. Cela signifie que dans l'acide, un proton va aller sur l'atome d'oxygène. Le carbone et l'oxygène du groupe sont tous deux hybrides sp2.
Le carbonyle est un groupe fonctionnel très important, car les chimistes peuvent effectuer de nombreuses réactions avec lui. Il est facile d'y faire des ajouts nucléophiles, ce qui rend la molécule plus grosse. Il est également facile d'effectuer des réactions d'oxydoréduction, par exemple en formant un alcool. L'alcool est alors un groupe très utile.
Les carbonyles sont présents dans de nombreuses substances naturelles, ainsi que dans les médicaments et les drogues. Il est facile de vérifier si un carbonyle se trouve dans une molécule. Il donne un signal très fort en spectroscopie infrarouge. En spectroscopie RMN du carbone, le signal est généralement à très haute fréquence, loin de nombreux autres pics.

