二茂鐵，又稱二環戊二烯合鐵、環戊二烯基鐵，是分子式為Fe(C5H5)2的有機金屬化合物。橙色晶型固體；有類似樟腦的氣味；熔點172.5～173℃，100℃以上升華，沸點249℃；有抗磁性，偶極矩為零；不溶於水、10%氫氧化鈉和熱的濃鹽酸，溶於稀硝酸、濃硫酸、苯、乙醚、石油醚和四氫呋喃。二茂鐵在空氣中穩定，具有強烈吸收紫外線的作用，對熱相當穩定，可耐470℃高溫加熱；在沸水、10%沸堿液和濃鹽酸沸液中既不溶解也不分解。二茂鐵是最重要的金屬茂基配合物，也是最早被發現的夾心配合物，包含兩個環戊二烯環與鐵原子成鍵。
二茂鐵的結構為壹個鐵原子處在兩個平行的環戊二烯的環之間。在固體狀態下，兩個茂環相互錯開成全錯構型，溫度升高時則繞垂直軸相對轉動。二茂鐵的化學性質穩定，類似芳香族化合物。二茂鐵的環能進行親電取代反應，例如汞化、烷基化、酰基化等反應。它可被氧化為 [Cp2Fe]+，鐵原子氧化態的升高，使茂環(Cp)的電子流向金屬，阻礙了環的親電取代反應。二茂鐵能抗氫化，不與順丁烯二酸酐發生反應。二茂鐵與正丁基鋰反應，可生成單鋰二茂鐵和雙鋰二茂鐵。茂環在二茂鐵分子中能相互影響，在壹個環上的致鈍，使另壹環也有不同程度的致鈍，其程度比在苯環要輕壹些。
二茂鐵由鐵粉與環戊二烯在 300℃的氮氣氛中加熱，或以無水氯化亞鐵與環戊二烯合鈉在四氫呋喃中作用而制得。二茂鐵可用作火箭燃料添加劑、汽油的抗爆劑和橡膠及矽樹脂的熟化劑，也可做紫外線吸收劑。二茂鐵的乙烯基衍生物能發生烯鍵聚合，得到碳鏈骨架的含金屬高聚物，可作航天飛船的外層塗料。