Een carbeen is een in het algemeen een kortlevend en zeer reactief organisch molecuul, al zijn er ook stabiele carbenen bekend. Het kenmerk van carbenen is dat ze een koolstofatoom hebben met slechts 6 elektronen rond zich heeft. Het molecuul is neutraal en heeft als algemene formule :CR1R2.[1] Het koolstofatoom is sp2-gehybridiseerd. Het bezit dus een leeg p-orbitaal, dat loodrecht op het sp2-hybridisatievlak staat.
Het eenvoudigste carbeen is :CH2 (ook wel methyleen genoemd). Een veelvoorkomend carbeen is :CCl2 (dichloorcarbeen), dat in situ wordt gegenereerd uit chloroform en een sterke base.