Le rouleau à double tambour (également appelé rouleau tandem) possède deux bandages en acier de largeur égale — un à l'avant, un à l'arrière. Les deux tambours vibrent et compactent, ce qui produit des résultats de compactage plus uniformes que les trains de rouleaux à tambour unique. Les largeurs de travail typiques vont de 800 mm (petits rouleaux) à 2.130 mm (rouleaux d'asphalte lourds).
Dans la construction routière en asphalte, les rouleaux tandem sont indispensables : ils compactent l'asphalte fraîchement mis en place avec une amplitude et une fréquence définies, sans laisser d'ornières. Le choix des paramètres de vibration — amplitude (0,2–0,9 mm) et fréquence (30–50 Hz) — dépend de l'épaisseur de la couche et de la formule d'asphalte. Une amplitude trop élevée sur des couches minces détruit la structure granulaire.
BOMAG (série BW), Hamm (série HD/DV) et Caterpillar (série CB) sont les principaux fabricants. Les rouleaux tandem modernes offrent l'oscillation comme alternative à la vibration : le tambour oscille horizontalement au lieu de vibrer verticalement, ce qui est moins bruyant — idéal pour les travaux sur les ponts, dans les bâtiments ou sur un sous-sol sensible au compactage.