Kembaran zarah-gelombang (atau keduaan zarah-gelombang, Inggeris: wave-particle duality) ialah satu konsep dalam mekanik kuantum yang menyatakan bahawa setiap zarah memiliki ciri-ciri zarah dan gelombang. Teori keduaan ini mengutarakan ketidakmampuan konsep-konsep lama seperti "zarah" dan "gelombang" untuk menjelaskan tindakan objek bersaiz kuantum dengan sempurna. Tafsiran kuantum mekanik yang lazim menjelaskan bahawa paradoks ini ialah ciri-ciri asas bagi alam semesta, manakala tafsiran lain menjelaskan keduaan ini sebagai akibat urutan kedua (second-order) baru muncul bagi pelbagai had pemerhati. Pengolahan ini memfokuskan untuk menjelaskan tindakan daripada tafsiran Copenhagen yang digunakan secara meluas, di mana kembaran zarah-gelombang merupakan satu aspek pelengkapan (complementarity), yakni satu fenomena boleh dilihat melalui satu cara atau dengan cara yang lain, tetapi tidak boleh dilihat melalui kedua-dua cara serentak.