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，光学异构又称其中的一种。考虑其中不存在旋转-反映轴。为相反的两种不同的空间排列。当分子中一个原子（不对称碳原子，用*号表示）与四个不同的或连接时，就可能有两种光学异构体或。
例如分子中有一个，就有两种光学或旋光异构体；使向的称或l-体（laevoisomer;l-isomer），向右旋的称或d-体（dextroisomer;d-isomer）。它们的空间结构是像实物和或左手和右手的关系，彼此互相是或左右体（enantiomer;enantiomorph）。除不对称碳原子外，含有其他不对称原子，如、、、、等以及某些如[CO（en）3]3+等也有旋光异构体。
由上不对称碳原子所带的排列方式不同所形成，又称立体异构
对于聚α-烯烃：
~~~~~~CH2—C*HX~~~~~
每个结构单元可以呈现两种旋光构型，导致分子链上结构单元旋光异构体呈现三种分布：
所有结构单元都具有相同构型——全同立构体
两种旋光异构单元呈交替排列——间同立构体
两种旋光异构单元呈无规排列——无规立构体
全同立构体和间同立构体都属于等规聚合物。
此外，还有(racemize)和(mesomeride)，一个混合了相同份量的一对（两种）光学异构体被称为外消旋混合物(racemic mixture)，外消旋混合物是没有折光性的（甚至当两种异构体被分开来，两部分都仍旧没有折光性因为外消旋体的光学异构体可以相互转化，最后两种物质的量又回归平衡），这也是为什么两种异构体难以被分解开来的原因。
光学异构体之所以受科学家们的青睐，主要是因为其在无机结构化学、有机化学、物理化学（研究物理性质）、生化和超分子化学领域的实用性。
在生物方面，许多生物活性分子都是光学异构体，例如自然界中的氨基酸（蛋白质的基本部分）和糖类。在生物系统里，几乎所有类似的化合物都以一种光学异构体存在，大部分的氨基酸都显L-体，相似地，糖类都显D-体，然而这在科学界仍颇受争议。
D-体氨基酸通常有香甜味，L-体则无味。举例来说，薄荷叶带D-体香芹酮，然而香菜种子带L-香芹酮，这两种东西的味道对大多数人来说都是不一样的，因为嗅觉感受器也携带了对不同对映异构体起不同反应的光学异构体。
在医药方面，大部分的手性药物（原材料含有两种光学异构体制成的药物）必须拥有绝对的高光学纯度（加工后只含有一种光学异构体），因大部分情况下被抛弃的另一种异构体有很高的副作用（或仅仅没有作用）。
