ระบบดาวคู่รังสีเอ็กซ์ (อังกฤษ: X-ray binaries) เป็นระบบดาวคู่ประเภทหนึ่งที่มองเห็นสว่างชัดเจนในคลื่นรังสีเอ็กซ์ รังสีเอ็กซ์นี้เกิดขึ้นจากการที่สสารจะดาวดวงหนึ่ง (โดยมากเป็นดาวฤกษ์ปกติ) ตกลงไปยังดาวคู่ของมันซึ่งมักเป็นดาวฤกษ์หนาแน่นสูง เช่น ดาวแคระขาว ดาวนิวตรอน หรือหลุมดำ สสารที่ตกลงไปจะปล่อยพลังงานศักย์โน้มถ่วงออกมาเป็นรังสีเอ็กซ์ที่มีขนาดมากกว่ามวลที่เหลือของมันหลายสิบเท่า (ฟิวชั่นของไฮโดรเจนปล่อยพลังงานออกมาเพียง 0.7 เปอร์เซ็นต์ของมวลที่เหลือ)