ไอโซเมอริซึม (isomerism) หมายถึง ปรากฏการณ์ที่สารประกอบอินทรีย์มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน แต่มีสูตรโครงสร้างต่างกัน

ไอโซเมอร์ (isomer) หมายถึง สารที่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน แต่มีสูตรโครงสร้างต่างกัน ซึ่งอาจจะมีโรงสร้างเป็นได้ทั้งโครงสร้างที่เป็นโซ่เปิด (โซ่ตรงหรือโซ่กิ่ง) และโครงสร้างที่เป็นแบบวง

การเปลี่ยนโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ที่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน จากโซ่ตรงเป็นโซ่กิ่ง และจากโซ่เปิดเป็นแบบวง รวมทั้งการเปลี่ยนตำแหน่งของพันธะคู่ พันธะสาม ระหว่างอะตอมของคาร์บอน จะทำให้เกิดโครงสร้างใหม่ซึ่งต่างก็เป็นไอโซเมอร์กัน ดังนั้น การเกิดไอโซเมอร์จึงนับว่าเป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้มีสารประกอบอินทรีย์เกิดขึ้นเป็นจำนวนมาก โดยโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ แบ่งออกเป็น

1. โครงสร้างโซ่ตรง เป็นโครงสร้างที่อะตอมของคาร์บอนต่อกันเป็นสายยาว โดยยึดอะตอมของคาร์บอนเป็นสายของโซ่ ส่วนอะตอมของธาตุอื่น ๆ เป็นส่วนประกอบของโซ๋ ไม่ถือว่าเป็นกิ่ง

2. โครงสร้างโซ่กิ่ง เป็นโครงสร้างที่หมู่อะตอมของคาร์บอนต่อแยกจากสายยาว เกิดเป็นกิ่งขึ้น โดยสายของอะตอมคาร์บอนที่ยาวที่สุด เรียกว่า โซ่หลัก และอะตอมคาร์บอนที่แยกออกไป เรียกว่า โซ่กิ่ง

ลักษณะที่สำคัญของไอโซเมอร์ มีดังนี้

1. สารประกอบอินทรีย์ที่เป็นไอโซเมอร์กัน จะมีสมบัติบางประการแตกต่างกัน เช่น จุดเดือด จุดหลอมเหลว ความหนาแน่น

2. ไอโซเมอร์ของสารประกอบอินทรีย์ที่คาร์บอนต่อกันเป็นโซ่ยาว จะมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงกว่าไอโซเมอร์ของสารประกอบอินทรีย์ที่คาร์บอนต่อกันเป็นโซ่กิ่ง เพราะไอโซเมอร์ที่คาร์บอนต่อกันเป็นโซ่ยาวจะมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล หรือแรงแวนเดอร์วาลส์สูงกว่าไอโซเมอร์ของสารประกอบอินทรีย์ที่คาร์บอนต่อกันเป็นโซ่กิ่ง

หลักในการเขียนไอโซเมอร์ คือ ให้พิจารณาจากสูตรโมเลกุลก่อนว่าเป็นสารประเภทใด เมื่อทราบว่าเป็นสารประเภทใดแล้ว จึงนำมาเขียนเป็นไอโซเมอร์ ในกรณีที่โซ่เปิด มักจะเริ่มเขียนไอโซเมอร์จากตัวที่มีคาร์บอนต่อกันเป็นสารตรงยาวที่สุดก่อน หลังจากนั้นจึงลดความยาวของคาร์บอนสายตรงลงครั้งละอะตอม ในกรณีที่เป็นไฮโดรคาร์บอนแบบวงมักจะเริ่มจากวงขนาดเล็กก่อน คือ เริ่มจากคาร์บอน 3 อะตอม แล้วจึงเพิ่มจำนวนคาร์บอนครั้งละอะตอม ตามลำดับ

การพิจารณาว่าสารคู่หนึ่งเป็นไอโซเมอร์กันหรือไม่ ทำได้ดังนี้

1. ถ้าประกอบด้วยธาตุต่างชนิดกัน จะไม่เป็นไอโซเมอร์กัน

2. ถ้าประกอบด้วยธาตุชนิดเดียวกัน และจำนวนอะตอมเท่ากัน จะต้องพิจารณาขั้นต่อไป

3. ถ้าสูตรโครงสร้างเหมือนกัน จะเป็นสารชนิดเดียวกัน ไม่เป็นไอโซเมอร์กัน

4. ถ้าสูตรโครงสร้างต่างกัน จะเป็นไอโซเมอร์กัน