To molekyler kan have den samme kemiske formel og opføre sig fuldstændig forskelligt. Ethanol og dimethylether er begge C2H6O. Ethanol er en væske, der blandes med vand og gør dig fuld. Dimethylether er en gas, der bruges som drivmiddel. Samme atomer, forskellig arrangement. De er isomerer. Formlen fortæller dig, hvad der er der. Strukturen fortæller dig, hvad den gør.

Isomerer findes i flere typer. Strukturelle isomerer adskiller sig i, hvordan atomerne er forbundet. Butan og isobutan er strukturelle isomerer. Stereoisomerer har den samme forbindelse, men adskiller sig i rumlig arrangement. Cis-trans-isomerer adskiller sig i geometrien omkring en dobbeltbinding eller ring. Enantiomerer er spejlbilleder, der ikke kan overlejres, ligesom venstre og højre hånd. De kan have dramatisk forskellige biologiske effekter. Thalidomid er den klassiske advarsel: én enantiomer behandlede morgenkvalme, den anden forårsagede fosterskader.

Isomeri er vigtig i forbindelse med lægemiddeldesign. Et lægemiddel skal have den rigtige form for at passe til sit mål. Den forkerte isomer kan være inaktiv eller skadelig. Reguleringsmyndigheder kræver nu, at lægemiddelproducenter karakteriserer og tester hver isomer separat.