Se denomina así a las sustancias que poseen exactamente la misma fórmula molecular y cuyos átomos están dispuestos en el mismo orden, pero cuya orientación en el espacio difiere entre una y otra. Por ello, para asegurar su correcta visualización deben representarse de manera tridimensional.

En términos generales existen dos clases de estereoisómeros: los isómeros geométricos y los isómeros ópticos.

Isómeros geométricos

Se forman mediante la ruptura de un enlace químico en el compuesto. Estas moléculas se presentan en pares que difieren en sus propiedades químicas, por lo que para diferenciarlos se establecieron los términos cis (sustituyentes específicos en posiciones adyacentes) y trans (sustituyentes específicos en posiciones contrarias de su fórmula estructural).

En este caso resaltan los diastereómeros, que poseen configuraciones diferentes y no son superponibles entre sí, cada uno con características propias. También se encuentran los isómeros conformacionales, formados por la rotación de un sustituyente en torno a un enlace químico.

Isómeros ópticos

Son aquellos que constituyen imágenes especulares que no pueden superponerse; es decir, que si se coloca la imagen de un isómero sobre la imagen del otro la posición de sus átomos no concuerda de manera exacta. Sin embargo, sí poseen las mismas características, pero se diferencian por su interacción con la luz polarizada.

En este grupo destacan los enantiómeros, los cuales generan la polarización de la luz según su arreglo molecular y se distinguen como dextrógiro (si la polarización de la luz es en el sentido derecho del plano) o levógiro (si la polarización es en el sentido izquierdo del plano).

Cuando existe la misma cantidad de ambos enantiómeros (d y l) la polarización neta o resultante es cero, lo que se conoce como mezcla racémica