Izomerai yra cheminiai junginiai, kurių molekulinės formulės yra vienodos, o tai reiškia, kad jie sudaryti iš to paties skaičiaus tų pačių tipų atomų, bet turi skirtingą struktūrą ar išsidėstymą erdvėje. Pavyzdžiui, pentanas yra organinis junginys, sudarytas iš penkių anglies atomų ir 12 vandenilio atomų. Du pentano izomerai apima nešakotąjį pentaną, kuriame anglies atomai yra išsidėstę tiesine grandine, ir izopentaną arba metilbutaną, kuriame keturi anglies atomai yra išsidėstę linijinėje grandinėje, o penktasis atsišakoja nuo vieno iš vidinių anglies atomų. Abiejų jų molekulinės formulės yra vienodos, tačiau tikroji jų atomų išdėstymas skiriasi. Izomerai yra svarbūs, nes skirtingų struktūrų junginiai, net jei juose yra tie patys atomai, gali turėti drastiškai skirtingas chemines savybes.
Junginiai, turintys tokias pačias molekulines formules, struktūriškai gali skirtis dviem būdais. Pirma, struktūriniai izomerai skiriasi faktine atomų struktūra. Funkcinės grupės, sudarančios junginius, yra sujungtos įvairiais būdais ir skirtinga tvarka. Kita vertus, stereoizomerai yra išdėstyti taip pat pagal funkcinių grupių padėtį, tačiau skiriasi savo santykine padėtimi erdvėje. Pavyzdžiui, dvi molekulės gali turėti tuos pačius atomus ir tą pačią struktūrą, bet taip pat gali būti vienas kito nepersidengiantys veidrodiniai atvaizdai ir todėl būtų izomerai.
Izomerai yra labai svarbūs, nes skirtingi junginiai, net jei jų molekulinės formulės yra vienodos, gali turėti skirtingas chemines savybes. Tai netgi pasakytina apie stereoizomerus, kurie paviršutiniškai yra beveik identiški. Pavyzdžiui, vienas junginys gali būti svarbi veiklioji vaisto sudedamoji dalis, o jo nesutampantis veidrodinio vaizdo izomeras gali būti visiškai neveiksmingas ar net žalingas. Junginiai, turintys skirtingą išdėstymą, dažnai drastiškai skirtingai reaguoja su kitais atomais ir junginiais. Jie gali skirtis pagal tai, su kokiomis cheminėmis medžiagomis jie reaguoja, arba kiek jie reaguoja su įvairiomis cheminėmis medžiagomis.
Dėl daugelio cheminių reakcijų susidaro skirtingų izomerų mišinys – tai ypač pasakytina apie stereoizomerus – todėl chemikai dažnai turi naudoti įvairius metodus, kad išskirtų konkretų juos dominantį izomerą. Izomerams atskirti galima naudoti daugybę skirtingų metodų, pagrįstų įvairiomis cheminėmis savybėmis. Pavyzdžiui, kai kurie identiškų molekulinių formulių junginiai gali virti skirtingose temperatūrose, todėl juos atskirti galima naudoti distiliavimą. Kiti reaguoja su skirtingais junginiais, todėl cheminės reakcijos gali būti naudojamos vienam izomerui pašalinti, o dominantis junginys lieka nepakitęs.