En Botánica, la doble fecundación es la forma típica de fecundación en las angiospermas y es el proceso por el cual uno de los núcleos generativos del gametofito masculino (grano de polen) se fusiona con la oósfera para dar el cigoto (diploide), y el otro núcleo generativo se une con los núcleos polares de la célula central del saco embrionario para dar origen al núcleo triploide a partir del cual se desarrollará el endospermo.
En las angiospermas, el gametofito femenino o saco embrionario está formado, en general, por 8 núcleos haploides distribuidos entre 7 células.
El cigoto formará el embrión luego de sucesivas divisiones mitóticas y el endospermo será el tejido nutricio encargado de soportar el crecimiento inicial del embrión.
Ambos, el embrión y el endospermo, forman la semilla que dará origen a una nueva planta.
Hasta hace poco, se creía que el fenómeno de doble fecundación era exclusivo de las angiospermas, pero recientemente se ha encontrado doble fecundación en Ephedra y en Gnetum, ambas gimnospermas.