Stereo-isomere is stowwe met dieselfde atomiese samestelling en met dieselfde bindings, wat egter in hul driedimensionale struktuur verskil. Daar is twee tipes: cis-trans-isomere en chirale stereo-isomere. 'n Enkele C-C-binding is vrylik draaibaar, maar vir 'n dubbele binding is dit nie die geval nie. Dit wil sê dat die molekuul H3C-HC=CH-CH3 (2-buteen) in twee weergawes voorkom, wat (effens) verskillende eienskappe het. Hierdie tipe isomerie is belangrik in biologie en selfs vir gesondheid. Onversadigde vetsure kom in die natuur gewoonlik in die cis-vorm voor. Industriële bewerking soos hidrogenasie kan die een vorm egter omskakel na die ander een, en trans-vette is skadelik vir die gesondheid van die mens. Cis-transisomerie kom ook by metaalkomplekse voor en kan met Kurnakov se reaksie onderskei word. 'n Goeie voorbeeld van hierdie tipe isomerie uit die daaglikse lewe is 'n paar skoene. Hul het dieselfde samestelling uit dieselfde materiale, maar die een is die spieëlbeeld van die ander. Indien 'n molekuul nie self die simmetrie van 'n spieëlvlak besit nie, is daar ook 'n linker- en 'n regterweergawe van die molekuul.