在化學中，外消旋化是指通過加熱或化學反應，將有光學活性的化合物轉化為外消旋（無光學活性）形式。一半的光學活性物質成為其鏡像（對映體），被稱為外消旋混合物（即含有等量的（+）和（-）形式）。如果外消旋的結果是D型和L型對映體數量相等的混合物，所得到的樣品被描述為外消旋混合物或外消旋物。外消旋可以通過一些不同的機制進行，它在藥理學中具有特殊的意義，因為不同的對映體可能具有不同的藥效。

手性分子有兩種形式（在每個不對稱點），它們的光學特性不同。左旋形式（（-）-形式）將使光束的偏振面向左旋轉，而右旋形式（（+）-形式）將使光束的偏振面向右旋轉。這兩種形式在3維空間旋轉時是不可疊加的，被稱為對映體。這個符號不要與D和L分子的命名相混淆，后者是指D-甘油醛和L-甘油醛的結構相似。另外，(R)-和(S)-指的是基于Cahn-Engold-Prelog優先命名規則的分子的化學結構，而不是光的旋轉。外消旋化發生在一個純形式的對映體轉化為等比例的兩個對映體，形成外消旋體。當右旋分子和左旋分子的數量相等時，外消旋體的凈旋光度為零。對映體也應與非對映體區分開來，非對映體是立體異構體的一種類型，在立體中心周圍有不同的分子結構，不是鏡像。

外消旋體可能具有與純對映體之一不同的物理特性，因為分子間的相互作用不同（見生物意義部分）。從純對映體到外消旋體的變化可以改變其密度、熔點、溶解度、熔化熱、折射率及其各種光譜。外消旋體的結晶可以產生獨立的（+）和（-）形式，或單一的外消旋化合物。

一般來說，大多數生化反應是立體選擇的，所以只有一種立體異構體會產生預期的產品，而另一種則根本不參與或會引起副作用。值得注意的是，氨基酸的L型和糖類（主要是葡萄糖）的D型通常是生物反應的形式。這是由于許多生物分子是手性的，因此特定對映體之間的反應會產生純粹的立體異構體。同樣值得注意的是，所有的氨基酸殘基都以L形式存在。然而，細菌產生的D-氨基酸殘基會聚合成短多肽，可在細菌細胞壁中找到。這些多肽不容易被肽酶消化，由細菌酶合成，而不是通常產生L-氨基酸的mRNA翻譯。大多數生化反應的立體選擇性質意味著一種化學品的不同對映體可能具有不同的特性和對人的影響。許多精神藥物的異構體之間顯示出不同的活性或療效，例如，安非他明經常以外消旋鹽的形式配發，而活性更強的右旋安非他明則保留給難治性病例或更嚴重的適應癥；另一個例子是美沙酮，其中一個異構體具有阿片類藥物激動劑的活性，另一個則是NMDA拮抗劑。藥物的外消旋化可以在體內發生。沙利度胺的（R）對映體對晨吐有效，而（S）對映體具有致畸性，在懷孕的頭三個月服用會導致出生缺陷。如果只給人類受試者服用一種對映體，以后可能會在血清中發現兩種形式。

因此，該藥被認為對育齡婦女不安全，雖然它有其他用途，但其使用受到嚴格控制。沙利度胺可用于治療多發性骨髓瘤。另一種常用的藥物是布洛芬，它只有一個對映體具有抗炎作用，而另一個對映體在生物學上是惰性的。同樣，在西酞普蘭（Celexa）中，（S）立體異構體比（R）對映體的活性要高得多，這是一種抑制5-羥色胺再攝取的抗抑郁劑。因此，藥物的構型穩定性是制藥研究中的一個感興趣的領域。制藥工業中對映體的生產和分析是在手性有機合成領域研究的。外消旋混合物的形成外消旋化可以通過簡單地混合等量的兩個純對映體來實現。外消旋化也可以在化學相互轉化中發生。