Twee moleculen kunnen dezelfde chemische formule hebben en zich toch totaal anders gedragen. Ethanol en dimethylether hebben beide de chemische formule C₂H₆O. Ethanol is een vloeistof die met water gemengd wordt en je dronken maakt. Dimethylether is een gas dat als drijfgas gebruikt wordt. Dezelfde atomen, maar een andere rangschikking. Het zijn isomeren. De formule vertelt je wat erin zit. De structuur vertelt je wat het doet.

Isomeren bestaan ​​in verschillende vormen. Structurele isomeren verschillen in de manier waarop de atomen met elkaar verbonden zijn. Butaan en isobutaan zijn structurele isomeren. Stereoisomeren hebben dezelfde verbindingen, maar verschillen in de ruimtelijke ordening. Cis-trans-isomeren verschillen in de geometrie rond een dubbele binding of ring. Enantiomeren zijn spiegelbeelden die niet op elkaar gelegd kunnen worden, zoals een linker- en een rechterhand. Ze kunnen dramatisch verschillende biologische effecten hebben. Thalidomide is het klassieke waarschuwende voorbeeld: de ene enantiomeer behandelde ochtendmisselijkheid, de andere veroorzaakte geboorteafwijkingen.

Isomerie is belangrijk bij het ontwerpen van geneesmiddelen. Een geneesmiddel moet de juiste structuur hebben om zijn doelwit te bereiken. Een verkeerd isomeer kan inactief of zelfs schadelijk zijn. Regelgevende instanties eisen tegenwoordig dat geneesmiddelenfabrikanten elk isomeer afzonderlijk karakteriseren en testen.