改變化合物的結構而不改變其組成和分子量的過程。一般指有機化合物分子中原子或基團的位置的改變。常在催化劑的存在下進行。
40年代以前，異構化過程主要用于生產高辛烷值汽油調合組分。40年代以后，由于對航空汽油的大量需求，由異丁烷烷基化生產高辛烷值汽油調合組分的過程迅速發展，同時廣泛開展了用三氯化鋁作催化劑（見固體酸催化劑）的正丁烷異構化研究，并實現了工業化，擴大了烷基化的原料來源。1960年，美國大西洋煉油公司將異構化過程應用于芳烴的轉換，開發了以氧化鋁或氧化鋁－氧化硅為載體的鉑催化劑的二甲苯異構化工藝過程，隨后日本三菱瓦斯化學公司又開發了用氟化氫－氟化硼作催化劑的液相二甲苯異構化過程。1976年和1978年美國莫比爾化學公司先后開發了使用新型ZSM－5分子篩催化劑的二甲苯氣相和液相異構化過程。
反應類型
　　主要有氣相法和液相法兩種。按工業中最有代表性的原料，又分為： 　　①烷烴的異構化，如C4、C5、C6烷烴的異構化： 異構化
　　②烯烴的異構化，如1-丁烯的異構化： 異構化
　　③芳烴的異構化，如二甲苯、乙苯的異構化： 異構化
　　④環烷烴的異構化，如甲基環戊烷的異構化： 異構化
　　環烷烴的異構化是催化重整過程的重要反應之一。 　　⑤甲酚的異構化： 異構化
催化劑
　　主要有下列幾類：①弗瑞德－克來福特型催化劑，常用的有三氯化鋁-、氟化硼-氟化氫等。這類催化劑活性高，所需反應溫度低，用于液相異構化，如正丁烷異構化為異丁烷，二甲苯的異構化等。②以固體酸為載體的貴金屬催化劑，如鉑-氧化鋁、鉑-分子篩、鈀-氧化鋁等。這類催化劑屬于雙功能催化劑,其中金屬組分起加氫和脫氫作用，固體酸起異構化作用。采用這類催化劑時，反應需在氫存在下進行，故也稱臨氫異構化催化劑，用于氣相異構化。烷烴、烯烴、芳烴、環烷烴的異構化也可采用。尤其是乙苯異構化為二甲苯和環烷烴的異構化只有這類催化劑有效。其優點是結焦少，使用壽命長。③以固體酸為載體的非貴金屬催化劑，如鎳-分子篩等，一般也需有氫存在，用于氣相異構化,但不能使乙苯異構化成二甲苯。④ZSM-5分子篩催化劑,主要用于二甲苯的氣相或液相異構化。
過程條件
　　異構化是可逆反應，反應常常可進行到接近平衡轉化率。由于反應熱效應很小，溫度對平衡組成影響不甚顯著，但低溫操作有利于減少副反應。液相異構化反應溫度一般為 90～150°C。氣相異構化反應溫度則為300~500°C。氣相非臨氫異構化可在低壓（約0.3MPa）下進行，氣相臨氫異構化則需較高壓力(2.0～2.5Mpa)下進行。氫烴摩爾比為5～20:1,過量氫氣可循環使用。氣相異構化可采用固定床反應器，液相均相異構化可用塔式反應器，非均相異構化則可用涓流床反應器。
工業應用
　　在石油煉制工業中正丁烷異構化得到的異丁烷，可作為生產高辛烷值航空汽油摻合劑異辛烷的主要原料。因此，正丁烷異構化裝置常與異丁烷烷基化裝置聯合使用。C5、C6烷烴的異構化生成的支鏈化合物，如異戊烷、異己烷等，可直接作為高辛烷值汽油的摻合劑，異構化過程也可應用于增產所需的目的產物。如C8芳烴的異構混合物在分離出對二甲苯以后，可以通過異構化反應得到具有平衡組成的C8芳烴異構混合物，然后再將對二甲苯分離出。這樣就可最大限度地得到所需的目的產物對二甲苯。又如甲苯丙烯基化生成的甲基異丙苯、氧化后得到的主要是鄰甲基苯酚，可通過異構化而轉化成用途較大（生產合成樹脂）的間甲酚。此外，在碳四餾分分離時也可采用異構化的方法。

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