Homologinė serija reiškia organines molekules arba junginius, turinčius panašią molekulinę formulę, dėl kurios junginiai turi panašias chemines savybes. Didėjant junginio molekuliniam dydžiui homologinėse serijose, fizinės savybės taip pat laipsniškai keičiasi. Pagrindinis skirtumas tarp tokių serijų junginių yra papildomos anglies ir dvivandenilio grupės CH2 pridėjimas.
Daugelis skirtingų tipų junginių turi homologines serijas. Dažniausiai pasitaikančios serijos apima alkanus, eterius ir alkoholius; kitos homologinės serijos apima alkenus arba olefinus ir alkinus bei karboksirūgštis. Alkanai yra junginiai, kuriuose yra tik anglies ir vandenilio, sujungtos viengubais ryšiais. Eteriai yra junginiai, turintys eterio funkcinę grupę, susidedančią iš deguonies, prijungto prie dviejų alkanų arba su dviem arilo junginiais, pavaizduotais RO-R’. R ir R’ reiškia skirtingus alkano arba arilo junginius.
Alkoholiuose yra funkcinė grupė, sudaryta iš deguonies, prijungto prie vandenilio (-OH), o alkenai turi funkcinę anglies grupę, dvigubą prijungtą prie kitos anglies (C=C). Alkinai yra panašūs į alkenus, nors funkcinę grupę sudaro anglies molekulė, turinti trigubą jungtį su kita anglies molekule. Karboksilo rūgštys yra rūgštys, kuriose yra bent viena karboksilo grupė (-COOH).
Serijos junginiai skirsis pagal CH2 vienetą ir tam tikrą molekulinę masę. Alkanų serija prasideda metanu, kurio molekulinė formulė yra CH4 ir masė 16.04. Kitas junginys yra etanas, kurio formulė C2H6 ir masė 30.07. Po to seka butanas, formulė C4H10 ir masė 58.12, ir pentanas, formulė C5H12 ir masė 72.15. Kaip matyti, etane yra viena anglies ir dviem vandenilio daugiau nei metane, o jo masė yra 14 kartų didesnė nei metano. Tas pats vyksta tarp etano ir butano bei butano ir pentano.
Fizinės šių junginių savybės taip pat palaipsniui keičiasi, nes molekulės didėja. Paprastai, ilgėjant anglies grandinės ilgiui, mažėja junginio gebėjimas ištirpti vandenyje, nors tai taip pat priklauso nuo funkcinės grupės cheminės prigimties, nes kai kurios funkcinės grupės yra labiau tirpios vandenyje nei kitos. Kai homologinės serijos anglies grandinės ilgėja, keičiasi junginio virimo temperatūra. Nors daugeliu atvejų jis didėja, jei anglies grandinė pradeda šakotis, virimo temperatūra pradės mažėti. Tai tik viena iš fizinių pokyčių išimčių.