立体化学是研究分子如何受到其原子在空间中排列方式的影响。它也被称为三维化学，因为立体一词的意思是三维的。利用立体化学，化学家可以找出由相同原子组成的不同分子之间的关系。他们还可以研究这些关系对分子的物理或生物特性的影响。当这些关系影响到分子的反应性时，就称为动态立体化学。

在化学中，有些分子有一个以上的异构体。这意味着分子可以有不同的形式，即使所有的形式由相同的原子组成。同分异构体有两种。宪政异构体具有相同的原子，但它们的连接方式不同。立体异构体具有相同的原子，它们的连接方式相同，但原子在空间的排列方式不同。立体化学的一个重要部分是研究手性分子。这些分子看起来几乎完全相同，只是一个分子是另一个分子的镜像。

在大多数化学键中，分子的原子可以自由移动而不破坏键。当分子具有双键或环状结构时，分子可分为不同的异构体。这些都是化学结构相同但形态不同的分子。

立体化学问题的研究涵盖了有机、无机、生物、物理和超分子化学的全部内容。