Strukturni izomeri so spojine iste kemijske formule, ki imajo različne strukture in lastnosti glede na to, kako so njihovi sestavni atomi urejeni. Na primer, obstajata dva strukturna izomera z isto kemijsko formulo C4H10, in sicer normalni butan CH3CH2CH2CH3 in metilpropan (CH3)2CHCH2CH3. Zanimivo je, da normalni butan vre pri -0.5 stopinje Celzija, medtem ko metilpropan vre pri +28 stopinjah Celzija. Z naraščanjem števila atomov se povečuje tudi število izomerov. Obstajajo trije strukturni izomeri s kemijsko formulo C5H12, pet s formulo C6H14 in devet s formulo C7H16.
Strukturni izomeri ogljika niso omejeni samo na ogljik in vodik, čeprav so to najbolj znani primeri strukturne izomerizma. V gospodinjski medicinski omari lahko najdemo C3H8O ali izopropil alkohol, ki ga včasih imenujemo »alkohol za drgnjenje«. Njegova strukturna formula je CH3CH(OH)CH3. Poleg tega obstaja n-propil alkohol, CH3CH2CH2(OH) in celo metiletil eter, CH3OCH2CH3, čeprav nobene od teh dveh spojin verjetno ne bomo našli doma. Obstajajo tudi strukturni izomeri ogljikovih spojin, ki vsebujejo tudi druge atome.
To, kar omogoča tako obilico izomernih oblik, je sposobnost atomov nekaj elementov – predvsem ogljika -, da se združijo med seboj. To je posledica narave vezi med atomi. Sosednji atomi ogljika so povezani s kovalentnimi vezmi, vezmi, v katerih sodelujoči atomi enako delijo elektrone, namesto da bi jih prenašali z enega atoma na drugega. Za ponazoritev, v navadni kuhinjski soli, NaCl, sodelujoči natrijev atom preda svoj en razpoložljiv elektron atomu klora, oba atoma pa se elektrostatično privlačita. Med združenimi ogljikovimi atomi v etanu, C2H6, ni nič takega.
Silicij in bor imata enako sposobnost, da se vežeta drug na drugega brez prenosa elektronov. Strukturni izomeri silicija in bora so dobro prikazani v silanih – spojinah silicija in vodika – in boranah – spojinah bora in vodika. Spojine ogljika in vodika se začnejo z molekulo metana, CH4. Analogno temu se spojine silicija in vodika začnejo s silanom, SiH4. Zanimivo je, da se spojine bora in vodika različno začnejo z boranom, BH3 – spojino, znano le v plinastem stanju, ki hitro dimerizira in tvori B2H6.
Sposobnost tvorbe strukturnih izomerov močno poveča število možnih spojin s skoraj neskončnim razponom lastnosti. V primeru ogljika strukturni izomeri omogočajo spojine življenja. Za silicij in bor velika raznolikost spojin daje znanstvenemu in proizvodnemu svetu obilico reagentov. Ena od aplikacij silanskih derivatov je v premazih, ki omogočajo pritrditev biološko neškodljivih materialov na strukture titanovih implantatov. Kar se tiče boranov, se lahko uporabljajo v specializiranih organskih sintezah, v eksotičnih gorivnih celicah in celo za raketno gorivo.