它們原本就存在於一個雙星系統中，當兩顆恆星全都死亡之後，剩下的兩個黑洞就構成了雙黑洞系統。另一種理論則認為雙黑洞系統產生於密集的星團之中，當恆星死亡之後形成單個的黑洞，隨後在各自的引力作用下相互接近並成為雙黑洞系統。
LIGO已經大大增加了已知質量的黑洞數量。這一探測器已經確鑿無疑地探測到了兩次引力波事件，對應兩次獨立的黑洞合併事件（如圖所示，兩個較小質量的黑洞合併成為較大質量的黑洞）。在每一次事件中，LIGO都精確測定了參與事件黑洞各自的質量以及合併后黑洞的質量。圖中虛線標出的是LIGO探測到的一次疑似事件，其由於信號太過微弱而未能得到確認
