Os compostos quirais têm moléculas de imagem em espelho, com as mesmas partes químicas em arranjos opostos, ao contrário das moléculas aquirais, que têm moléculas de imagem em espelho que são idênticas. As moléculas quirais não podem ser giradas para corresponder umas às outras , mas eles têm propriedades químicas idênticas na maioria das situações. As moléculas quirais são importantes em áreas da biologia em que a maquinaria celular normalmente usa apenas uma versão das moléculas.
As diferentes moléculas de imagem de espelho em compostos quirais são conhecidas como isômeros. As moléculas em biologia são frequentemente muito grandes e complexas e têm estruturas tridimensionais que agem de maneiras específicas em seu ambiente. Seu tamanho significa que cada molécula geralmente tem regiões diferentes com atividades químicas diferentes. Apesar de diferentes isômeros terem propriedades físicas e químicas idênticas, como pontos de ebulição, polaridades e densidades, eles interagem com outras moléculas biológicas de forma diferente. Açúcares, DNA e proteínas são exemplos de moléculas biológicas quirais.
Apesar do fato de que os isômeros de compostos quirais se comportam de forma idêntica em muitas situações, diferentes isômeros podem ser distinguidos usando a luz. Quando a luz brilha através de um isômero quiral, ela dobra uma certa quantidade dessa luz com base nas propriedades do composto. Quando a luz brilha através do isômero oposto, ela dobra a mesma quantidade de luz, mas na direção oposta.