Um ácido graxo com uma ou mais ligações duplas ou triplas é conhecido como ácido graxo insaturado. Quando isso ocorre, o ácido graxo pode absorver átomos de hidrogênio adicionais. Eles também podem exibir conformações cis ou trans, dependendo de qual lado da ligação dupla os átomos de hidrogênio adjacentes aparecem.
As conformações Cis têm átomos de hidrogênio adjacentes no mesmo lado da ligação dupla carbono-carbono. As conformações transformadas têm átomos de hidrogênio adjacentes em lados opostos da ligação dupla. As diferenças na conformação das moléculas afetam estruturas e processos biológicos. Os ácidos graxos também podem ser classificados como monossaturados ou poliinsaturados. Os ácidos graxos insaturados podem sofrer reações de adição e substituição.