Song tính luyến ái (tiếng Anh: bisexual) là mối quan hệ hoặc hấp dẫn tình dục của một người với cả hai giới tính nam và nữ. Người có thiên hướng tình dục song tính luyến ái có thể bị hấp dẫn về mặt cảm xúc, tình cảm và tình dục với cả người cùng giới tính và khác giới tính với mình. Nó cũng chỉ sự công nhận về mặt cá nhân và xã hội đối với những người như vậy. Song tính luyến ái, cùng với đồng tính luyến ái và dị tính luyến ái là ba thiên hướng tính dục chính. Những người không bị hấp dẫn về mặt tình dục với cả nam lẫn nữ được gọi là vô tính (asexual).

Theo nghiên cứu của Alfred Kinsey về tình dục loài người vào giữa thế kỷ 20, nhiều người không chỉ là dị tính luyến ái hoặc đồng tính luyến ái mà nằm giữa hai loại này. Kinsey đánh giá sự hấp dẫn và thể hiện tình dục trên một thang 7 điểm bắt đầu từ 0 (hoàn toàn dị tính luyến ái) đến 6 (hoàn toàn đồng tính luyến ái). Theo nghiên cứu của Kinsey, phần lớn dân số thuộc loại từ 1 đến 5 (giữa dị tính luyến ái và đồng tính luyến ái). Mặc dù phương pháp của Kinsey đã từng bị chỉ trích, thang đo này vẫn được sử dụng rộng rãi để đánh giá sự liên tục của tình dục loài người.

Song tính luyến ái đã được thấy trong các xã hội khác nhau và trong thế giới loài vật thông qua các tài liệu lịch sử. Tuy nhiên, các thuật ngữ bisexual (song tính luyến ái), heterosexual (dị tính luyến ái) và homosexual (đồng tính luyến ái) chỉ mới được sử dụng từ thế kỷ 19.