同素異形體有碳的同素異形體：金剛石、石墨、富勒烯、碳納米管、石墨烯和石墨炔；磷的同素異形體：白磷和紅磷；氧的同素異形體：氧氣、臭氧、四聚氧和紅氧。同素異形體是指由同樣的單一化學元素組成，因排列方式不同，而具有不同性質的單質。
同素異形體之間的性質差異主要表現在物理性質上，化學性質上也有著活性的差異。例如磷的兩種同素異形體，紅磷和白磷，它們的著火點分別是240和40攝氏度，但是充分燃燒之后的產物都是五氧化二磷；白磷有劇毒，可溶于二硫化碳，紅磷無毒，卻不溶于二硫化碳。
同素異形體之間在一定條件下可以相互轉化，這種轉化是一種化學變化，但不屬于氧化還原反應。例如氧氣是沒有顏色、沒有氣味的氣體，而臭氧是淡藍色、有魚腥味的氣體；氧氣的沸點為-183℃，而臭氧的沸點為-112.4℃。
同素異形體的存在不是個別的孤立的現象，而是非金屬元素（也包括周期表上對角線附近的少數金屬）的最外層電子數較多，成鍵方式多樣的宏觀反映。稀有氣體元素由于原子結構的穩定性，氫及鹵素由于成鍵方式的單一性，都難以形成同素異形體。
