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 prôpanol: nó có công thức C3H8O (hay C3H7OH) với hai đồng phân là Prôpan-1-ol (rượu n-prôpyl; I) và Propan-2-ol (rượu isôprôpyl; II)Lưu ý rằng vị trí của nguyên tử ôxy là khác nhau trong hai đồng phân này: nó gắn vào nguyên tử cacbon cuối trong đồng phân thứ nhất, và gắn với nguyên tử cacbon 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 prôpanol 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 mêtyl êtyl ête (III). Lưu ý rằng không giống như hai chất trong ví dụ trên, trong trường hợp này nguyên tử ôxy nối liền với hai nguyên tử cacbon chứ không phải với một nguyên tử cacbon và một nguyên tử hiđrô. Do nó thiếu nhóm hyđrôxyl, nên phân tử này không được coi là rượu mà được phân loại là một dạng ête 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 xanthin nào đó. Theobromin (C7H8N4O2) được tìm thấy trong sô cô la, nhưng nếu một trong hai nhóm mêtyl được chuyển tới vị trí khác trên lõi hai vòng, thì đồng phân của nó là theophyllin, được sử dụng như là một loại thuốc điều trị bệnh suyễn cuống phổi.Allen (CH2=C=CH2) và propyn (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 propyn chứa một liên kết ba.