Stereo-isomerie treedt op als moleculen slechts verschillen in ruimtelijke structuur. Stereo-isomeren hebben dezelfde constitutie (aard en/of de volgorde van de atomen binnen een molecuul); er is alleen verschil in schikking van de atomen in de ruimte. Binnen de stereo-isomerie onderscheiden we conformatie- en configuratie-isomerie .
Vooral in cyclische verbindingen kan een bepaalde conformatie een sterke voorkeur hebben boven andere. Denk hierbij aan a(axiaal) methylcyclohexaan of e(quatoriaal) methylcyclohexaan.
Configuratie-isomeren kunnen slechts in elkaar overgaan door achtereenvolgens verbreking en vorming van één of meer atoombindingen. Een configuratie is een permanente ruimtelijke rangschikking van atomen binnen een molecuul.
We onderscheiden twee belangrijke typen configuratie-isomeren: cis-trans-isomeren en spiegelbeeldisomeren ofwel enantiomeren.