同素异构体是一个表述物质分子结构特征的化学名词。它是指构成物质的化学元素虽然相同，但是因为构成物质的分子结构因为排列次序和空间结构形式上的变化而引起不同的结果，甚至发生明显的质的变化，形成了在物理性能和功能用途方面都不相同，甚至是巨大差别的物质。

化合物有相同的分子式，但有不同的结构和性质的现象。在有机化学中极为普遍。这些能发生同分异构现象的化合物称作同分异构体，简称异构体。最早发现的是异氰酸（HNCO）和雷酸（HONC），前者性质稳定，后者具有爆炸性。又如乙醇（CH3CH2OH）和甲醚(CH3OCH3)也是同分异构体。

也称“同质异象”或“多晶型”等。同一化学成分的物质在不同的物理、化学条件下结晶成结构不同的晶体的现象。其所形成的各种晶体称为“同质多象变体”。如果是单质，则称“同素异形体”或“同素异构体”。每一种同质多象变体都是独立的一种相。同种物质的各同质多象变体间，在一定的热力学条件下会发生转变，并遵守吉布斯相律。

再如，甲醚和乙醇（酒精），两者都是具有相同数目的碳原子、氢原子和氧原子组成的。但由于其空间排列结构不同，便形成了两种不同的物质——乙醇是液体，能溶于水；而甲醚则为气体，不溶于水。

相同的物质原子，因为在不同的分子结构中，在排列顺序、空间构架上的不同，便形成了两种在物理性能、化学性能、经济价值具有巨大差别的物质。这是自然界和生命运动中常见的现象。

有些固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体结构，即具有多晶型性，转变的产物称为同素异构体。