车厢分为两层，载客量更大。一般而言，一辆车长10米并容许企位的单层巴士可运载约60名乘客，而长度相近的双层巴士则能运载约130名乘客。伦敦、香港、新加坡、柏林、孟买等城市均大量采用双层巴士。其中，自1950年代起于伦敦服务的Routemaster车款更成为该市的地标（因应欧盟要求欧洲各国的巴士在2016年後必须全数是超低地台巴士以方便老弱人士，于2005年年尾全数退役）。有些双层巴士的上层不设车顶，供游客登上作浏览沿途景色，称为「开篷巴士」。香港亦有开篷巴士为接驳山顶缆车站至中环的服务。台湾的台北市公车处曾购买过双层巴士，後因车辆高度以及车辆其他问题而不再添购、使用。