在有机化学中，立体异构体的概念对于理解分子的多样性至关重要。对映异构体，即互为镜像的立体结构，如同物体与其镜像的关系，其中每个对映体都有旋光性，左旋与右旋的特性使它们区别于彼此，也被称为旋光异构体。
光学异构体则是指分子结构完全相同，物理化学性质相近，但旋光性不同的物质。它们的差异并非来自键长或键角的改变，而是源于分子内部的旋光性特征，这与几何异构体，也即顺反异构体，有所区别。几何异构体通常由双键或环状碳原子的单键不能自由旋转引起。
在分子层次上，立体异构体分为构型异构体和构象异构体。构型异构体包括因键长、键角或环状结构导致的空间排列差异，如顺反异构体。而构象异构体则是由于单键旋转导致的原子或基团在空间排列上的变化，尽管它们的结构看似相同，但实际是不同的分子构象。
生物体内的碳原子在形成有机分子时，会形成三维的空间结构，这种三维结构的两个不同排列被称为手性分子，就像左手和右手在空间中的关系。它们外观相似，但无法完全重合，就像镜像中的物体。这种现象被称为手性异构，是对映异构体的一种特殊类型，具有重要的化学和生物学意义。
人类的左右手是公认的光学异构分子最好的例子，左右手在镜面角度看对称的。但是如果将两只手重叠在一起，其实它们并不重合。对于这一现象有个形象的术语：手性(chirality) ，该词源于希腊语中的‘手’：χειρ-(/cheir/)。 从化学角度上讲，光学异构又称旋光异构。立体异构的一种。从对称性考虑，分子中不存在旋转-反映轴。为旋光性相反的两种不同的空间排列。当分子中一个碳原子（不对称碳原子，用*号表示）与四个不同的原子或原子团连接时，就可能有两种光学异构体或旋光异构体。