El isomerismo fue observado por primera vez en 1827, Wöhler preparó cianato de plata (AgOCN) y notó que, a pesar de que su composición elemental era idéntica a la del fulminato de plata(preparado por Justus von Liebig el año anterior), sus propiedades eran muy diferentes. Este hallazgo desafiaba la comprensión química predominante de la época, que sostenía que los compuestos químicos podían ser diferentes sólo cuando tenían diferentes composiciones elementales. Después de más descubrimientos del mismo tipo, como el descubrimiento de 1828 de Woehler de que la urea tenía la misma composición atómica que el químicamente distinto cianato de amonio, Jöns Jakob Berzelius introdujo el término isomerismo en 1830 para describir este fenómeno.​

En 1848, Louis Pasteur separó diminutos cristales de ácido tartárico en sus dos formas especulares. Las moléculas individuales de cada uno eran los estereoisómeros ópticos de izquierda y derecha, cuyas soluciones hacían girar el plano de luz polarizada en un mismo grado, pero en direcciones opuestas.