Un doble sistema circulatorio se refiere a un sistema en el que la sangre bombea el corazón dos veces durante cada viaje alrededor del cuerpo. La sangre se bombea primero a los pulmones, donde se oxigena, y luego bombeado de nuevo en el corazón, antes de que finalmente se bombea en el resto del cuerpo. Si bien la mayoría de los tipos de vertebrados tienen sistemas circulatorios dobles, algunos tienen el sistema circulatorio único más primitivo.
Además de sus muchos otros propósitos, la sangre de un animal debe transportar oxígeno de los pulmones a su cuerpo, y luego transportar el dióxido de carbono de su cuerpo a sus pulmones, donde puede ser expulsado con la respiración. La sangre hace esto con la ayuda de una molécula llamada hemoglobina. A medida que la evolución producía animales que eran capaces de un rendimiento de alto calibre, el doble sistema circulatorio evolucionó para mover el oxígeno y el dióxido de carbono a través de los cuerpos de manera más eficiente.
Mamíferos, aves y reptiles todos tienen sistemas circulatorios dobles. Sin embargo, la mayoría de los reptiles y anfibios tienen solo un corazón de tres cámaras, a diferencia del corazón de cuatro cámaras de los mamíferos. Los peces tienen sistemas circulatorios únicos y solo dos cámaras en sus corazones. Los invertebrados generalmente tienen sistemas circulatorios abiertos, donde su fluido similar a la sangre llamado hemolinfa fluye libremente.