Die Methylengruppe ist eine funktionelle Gruppe mit der formalen Einheit CH2. Die einfachste chemische Verbindung mit einer Methylengruppe ist Methylen (CH2), ein sehr reaktives Carben.
Die Bezeichnung Methylen wurde 1834 von Jean Baptiste Dumas und Eugène-Melchior Péligot geprägt. Sie leitet sich von griech. μέθυ (méthy) "Wein" und ὕλη (hýlē) "Holz" ab und bezieht sich auf die damalige Bezeichnung von Methanol als „Holzalkohol“, dessen dehydratisierte Form formal die Methylengruppe ist.