Для карбоновых кислот характерна структурная и пространственная изомерия.

1. Структурная изомерия

а) Изомерия углеродного скелета (начиная с C₄) 

Изомерия углеродного скелета начинается с бутановой кислоты С₃Н₇СООН, которая существует в виде двух изомеров:

б) Межклассовая изомерия (начиная с C₂)

Например, формуле C₂H₄O₂ соответствуют 4 изомера, относящиеся к различным классам органических соединений:

в) Изомерия положения кратной связи

Этот вид изомерии характерен для непредельных карбоновых кислот. Например, кротоновая кислота имеет три изомера:

Изомеры валериановой кислоты

2. Пространственная изомерия

а) Оптическая 

Оптическую изомерию проявляют карбоновые кислоты, в молекулах которых присутствует асимметрический атом углерода (sp³-атом, связанный с 4-мя различными заместителями). Соединения, содержащие такой атом углерода, могут существовать в виде 2-х пространственных изомеров, которые называются оптическими изомерами.

Например, 2-метилбутановая кислота С₂Н₅СН(СН₃)СООН существует в виде двух оптических изомеров:

б) Цис- транс – изомерия (геометрическая изомерия)

Этот вид изомерии характерен для непредельных карбоновых кислот. Так, для олеиновой кислоты С₁₇Н₃₃СООН существует два геометрических изомера:

Карбоновые кислоты