並不是任何型別的分子都有左旋和右旋的旋光性（在構型上也形象地稱為“手性”）,一般來說以碳為骨架的化合物容易產生旋光性（或手性），這跟碳四個價電子所構成四面體的構型有關。左旋和右旋分子的物理和化學性質不完全相同。

碳原子的四個價電子為碳基分子的構型提供了非常多的可能性，手性只是其中之一。分子的不同構型必然導致其物理化學性質的差異。

注：旋光性強調的是分子與光作用所表現的特性，而手性更多是從分子構型上講的一種幾何特徵。這兩者的內涵有所不同，但對於某些分子（或者大多數分子）來說這兩個詞就描述了同樣的分子性質。本文主要探討的是手性，也就是說從構型上來看。

上圖：理想狀態下有機碳原子之間的關係鍵角關係，這樣的碳化合物的結構的碳中心是對稱的。但是如果有其他元素的原子加入到此分子結構當中來，而不同元素的電子作用不同，就會造成碳中心的偏移，使整個分子變得不對稱。

手性是某些分子和離子的一種幾何特徵。手性分子/離子在其映象上是不可重疊的。不對稱的碳中心的存在是有機和無機分子形成手性的原因。兩種不同手性的分子互為對映體。

手性的不同會給有機分子帶來不同的理化性質（L-左旋，D-右旋），例如：

人造甜味劑阿斯巴甜有兩種對映體。 L-阿斯巴甜是甜味的，而D-阿斯巴甜則無味。

L-香芹酮聞起來像留蘭香，而D-香芹酮聞起來像香菜。

抗抑鬱藥西酞普蘭以外消旋混合物形式(左右旋各佔一半)出售。然而，研究表明，只有D-對映體有藥效。

D-青黴胺用於治療類風溼性關節炎，而L-青黴胺則具有毒性，因為它抑制吡哆醇（維生素B6）的作用。

上圖：各種各樣的手性分子。順時針：DNA、糖類、氨基酸、酶、碳奈米管、布洛芬、青黴素。

生物體內的許多活性分子都是有手性的，而且往往都偏向同一手性，這包括天然存在的氨基酸和糖類。地球生物體內的氨基酸都是左旋的，而糖類則基本上是右旋的。

生命分子存在手性，這毫不意外，因為這些高階的有機分子具有豐富的側鏈結構，形成前述“不對稱的碳中心”是很容易的。但為什麼這些構成生物的有機分子的手性如此一致，而不是混合手性或者全都是相反的手性呢？

上圖：這是對生物選擇單一手性分子的生化原理的一個簡單易懂的圖示。

生物學中有機分子趨於同手性的根源，是個頗具爭論的論題。大多數科學家認為，地球生命對手性的“選擇”純粹是隨機的。誕生在宇宙其他地方的碳基生命，它們從化學理論上應該可能選擇任一手性。某種手性佔主導是一種生化分子的對稱性破壞所致。

但也有人提出另一種假說認為：地球形成早期環境中的氨基酸可能來自於彗星塵埃。而在彗星所經歷的外太空環境中，圓極化輻射（佔恆星輻射的17％）可能導致某一手性氨基酸的選擇性破壞，從而產生選擇偏差，最終使得地球上的所有生命都使用單一手性的有機分子來作為構建身體的基本材料。顯然地球生命選擇了左旋的氨基酸和右旋的糖類。例如脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)中的核酸單元就都是右旋的。（注：具有生物活性的DNA雙螺旋結構大多是右旋的，包括A-DNA和B-DNA，但另一種Z-DNA則是左旋的）。

酶也是有手性的，而通常與其匹配的底物也有兩種對映體的區分（通俗地說，底物就是被酶催化的那個東西）。可以把酶比作手套，如果這種手套是右手的，那麼某種底物如果與酶的手性匹配，那麼就能夠被酶“握住”，從而迅速高效地開展生化過程，而不匹配的底物對映體將可能結合不良或者無法結合，因此相關生化路徑無法走下去。酶的特性更限制了生命體利用不同手性分子的傾向。高活性的那種手性被生化進化過程所採納。

手性無機分子也有鮮明的物理化學性質差異，這裡不再詳述。

分子手性源自於分子的不對稱性，而有機分子的這種不對稱性是非常普遍的，但生物體往往只選擇其一，而不大喜歡混用。這與生物起源以及生化過程的對稱性破壞有關係。這於是造就了在地球自然器普遍且巨大的手性的生物活性差異。