Trong hóa học, các đồng phân là các phân tử với cùng công thức hóa học tổng quát. Điều đó tương tự như việc coi chúng có công thức cấu trúc (công thức hóa học khai triển) khác nhau. Các chất đồng phân không nhất thiết có cùng tính chất hóa học trừ khi chúng có cùng nhóm chức. Không nên nhầm lẫn hiện tượng đồng phân với đồng phân hạt nhân, trong đó hạt nhân nằm ở các trạng thái kích thích khác nhau.Một ví dụ đơn giản về hiện tượng đồng phân là propanol: nó có công thức C3H8O (hay C3H7OH) với hai đồng phân là Propan-1-ol (rượu n-propyl; I) và Propan-2-ol (rượu isopropyl; II)Lưu ý rằng vị trí của nguyên tử oxy là khác nhau trong hai đồng phân này: nó gắn vào nguyên tử carbon cuối trong đồng phân thứ nhất, và gắn với nguyên tử carbon trung tâm trong đồng phân thứ hai. Số lượng các đồng phân có thể có sẽ gia tăng khi số lượng các nguyên tử tăng lên; ví dụ rượu kế tiếp sau propanol là butanol (C4H10O), có 4 đồng phân khác nhau.Trong ví dụ nêu trên cần lưu ý rằng trong cả hai đồng phân thì mọi liên kết đều là các liên kết cộng hóa trị; ở đây không có cái gọi là kiểu liên kết có trong một đồng phân mà lại không có trong đồng phân kia. Số lượng các liên kết là như nhau. Từ các cấu trúc của hai phân tử có thể suy ra rằng sự ổn định hóa học của chúng có thể là đồng nhất hay gần như thế.Tuy nhiên, ở đây có một đồng phấn khác của C3H8O với các thuộc tính khác biệt một cách đáng kể: đó là Methyl Ethyl ether (III). Lưu ý rằng không giống như hai chất trong ví dụ trên, trong trường hợp này nguyên tử oxy nối liền với hai nguyên tử carbon chứ không phải với một nguyên tử cacbon và một nguyên tử hydro. Do nó thiếu nhóm hydroxyl, nên phân tử này không được coi là rượu mà được phân loại là một dạng ether và nó có các thuộc tính hóa học tương tự như các ête khác chứ không giống như cả hai dạng rượu đồng phân kể trên.Một ví dụ khác về các đồng phân với các thuộc tính rất khác nhau có thể tìm thấy trong các xanthine nào đó. Theobromine (C7H8N4O2) được tìm thấy trong chocolate, nhưng nếu một trong hai nhóm methyl được chuyển tới vị trí khác trên lõi hai vòng, thì đồng phân của nó là theophylline, được sử dụng như là một loại thuốc điều trị bệnh suyễn cuống phổi.Allen (CH2=C=CH2) và propyne (CH3C≡CH) với công thức chung C3H4 là ví dụ về các đồng phân chứa các kiểu liên kết khác nhau. Allen chứa hai liên kết đôi, trong khi propyne chứa một liên kết ba.