Azoverbindingen hebben als algemene formule de vorm R-N=N-R'. Hierin zijn R en R' hetzij aromatisch of alifatisch. Azobenzeen is een voorbeeld van een aromatische azoverbinding.
De naam azo is afkomstig van azote, een oude naam voor stikstof. De groep R-N=N-R wordt een azogroep genoemd. Hierin staat N voor het element stikstof. De uiteinden R en R' kunnen allerlei samenstellingen hebben, bijvoorbeeld aromatisch. Deze uiteinden helpen om de N=N groep te stabiliseren.
Vele azoverbindingen zijn gekleurd omdat ze een deel van zichtbaar licht absorberen, en een ander deel, met een kleur, reflecteren. Dit verschijnsel wordt veroorzaakt door de delokalisatie van de elektronen in uiteinden. De azogroepen vormen een geconjugeerd systeem.