Stereokimya, moleküllerin atomlarının uzayda diziliş biçiminden nasıl etkilendiğinin incelenmesidir. Stereo kelimesi üç boyutlu anlamına geldiği için 3D kimya olarak da bilinir. Kimyagerler stereokimyayı kullanarak aynı atomlardan oluşan farklı moleküller arasındaki ilişkileri çözebilirler. Ayrıca bu ilişkilerin moleküllere kazandırdığı fiziksel veya biyolojik özellikler üzerindeki etkiyi de inceleyebilirler. Bu ilişkiler moleküllerin reaktivitesini etkilediğinde buna dinamik stereokimya denir.
Kimyada bazı moleküllerin birden fazla izomeri vardır. Bu, moleküllerin tüm formları aynı atomlardan oluşsa bile farklı formlara sahip olabileceği anlamına gelir. İki tür izomer vardır. Anayasal izomerler aynı atomlara sahiptir, ancak farklı şekilde birleşmişlerdir. Stereoizomerler aynı atomlara sahiptir, aynı şekilde birleşmişlerdir, ancak atomlar uzayda farklı şekilde düzenlenmiştir. Stereokimyanın önemli bir kısmı kiral moleküllerin incelenmesidir. Bu moleküller, bir molekülün diğerinin ayna görüntüsü olması dışında neredeyse aynı görünür.
Çoğu kimyasal bağda, bir molekülün atomları bağları koparmadan serbestçe hareket edebilir. Bir molekül çift bağa veya halka yapısına sahip olduğunda, molekül farklı izomerlere ayrılabilir. Bunlar aynı kimyasal yapıya ancak farklı biçimlere sahip moleküllerdir.
Stereokimyasal problemlerin incelenmesi organik, inorganik, biyolojik, fiziksel ve supramoleküler kimyanın tüm alanlarını kapsamaktadır.
