연성계(連星系, 영어:binary system)는 우주 공간에서 두 개의[連] 천체[星]가 공통의 질량 중심을 기준으로 중력적으로 상호 작용을 일으키고 있는 계[系]를 의미한다. 여기서 천체는 보통 항성이지만 행성, 은하, 소행성 등도 해당될 수 있다. 일부 정의에 의하면 질량 중심이 계를 구성하는 천체 내부가 아닌 외부에 존재해야만 연성계로 명명할 자격이 있다고 설명하기도 한다. 다중성계(多重星系)는 계의 구성원이 셋 이상일 경우를 부르는 말이다.