立體化學是指從立體的角度出發研究分子的結構和反應行為的學科，它所研究的對象主要包括有機分子和無機分子兩部分。由於有機化合物分子中主要的價鍵共價鍵具有方向性特征，因此立體化學在有機化學的研究占據非常重要的地位。
立體化學於19世紀初期作為一門學科出現，它的出現是以範托夫和勒貝爾的學說為基礎的。1874年，J·H·範托夫和J·A·勒貝爾兩位科學家分別提出關於碳原子的四麵體學說，他們認為：分子可以認為是一個三維實體，碳的四個價鍵在空間是對稱的，所以當碳原子與四個不同的原子或基團連接時，就會產生一對異構體，兩者互為實物和鏡像，其中這個碳原子叫做不對稱碳原子，這對化合物互為旋光異構體。
在範托夫和勒貝爾之後，立體化學方麵出現了很多科學家，有E·費歇爾糖類化合物構型（見分子構型）的研究、O·哈塞爾和D·H·R·巴頓關於分子構象和構象分析的理論、C·K·英戈爾德關於親核取代反應中的立體化學的研究等，他們都為立體化學的發展作出了重要貢獻。此外，A·韋爾納關於配位化學的研究，又將立體化學的研究深入到無機化學的領域中並取得一定的發展。還有近年來出現的伍德沃德一霍夫曼規則，它是有關於周環反應方向的規則，也促使著立體化學得到新的進展。
在研究的過程中，立體化學主要分為靜態立體化學和動態立體化學兩部分。靜態立體化學研究的是分子中各原子或原子團在空間位置的相互關係，也就是對分子結構的構型和構象的研究，即分子結構的立體形象，另外也包括構型異構和構象異構所導致的分子之間的性質不同等問題；動態立體化學研究構型異構體的製備及其在化學反應中的行為等問題。在立體化學所研究的兩部分中，其中靜態立體化學研究的目的主要在於以不對稱合成獲得某一旋光異構體；而動態立體化學研究中除了包括構象分析外，還對各個經典反應類型進行研究，如加成反應、取代反應中的立體化學現象。
總之，立體化學的研究具有很重要的作用，它的觀點和方法不僅適用於研究有機化合物的分子結構和反應性能，而且還在天然產物化學、生物化學、藥物化學、高分子化學中發揮著很重要的作用。另外，在探索生命奧秘方麵，特別是在對生物大分子，包括蛋白質、酶和核酸分子的認識和人工合成方麵，立體化學也顯得尤其重要。