五氧化二碘是一种无机化合物，化学式为I₂O₅。这种碘的氧化物是碘酸的酸酐。五氧化二碘是碘唯一稳定的氧化物。它的制备方法是碘单质与发烟硝酸反应得到碘酸：

然后在干燥气流中使碘酸在200°C下脱水：

但温度不能过高，如果超过300°C则会分解为碘和氧气。

由于它的吸水性很强，市售五氧化二碘几乎都由I₂O₅·HIO₃组成。

I₂O₅中I-O-I键角为139.2°，但这种分子没有镜面对称元素，因此它的分子对称性不是C_2v。两端的I-O键键长约为1.80 Å而桥连的I-O键键长约为1.95 Å。

五氧化二碘在常温下很容易将一氧化碳氧化成二氧化碳，它也能氧化乙烯、一氧化氮、硫化氢等：

这个反应可用于分析气体样品中的一氧化碳浓度。

I₂O₅与SO₃和S₂O₆F₂反应得到碘酰基离子，与浓硫酸反应生成亚碘酰盐。

卤素氟化物如三氟化氯、三氟化溴可将五氧化二碘氟化成五氟化碘，然后再与I₂O₅得到IOF₃。