同系物和同分异构体是有机化学中较难理解并叫易混淆的一组概念，要准确掌握这组概念，必须弄清其内涵和外延。

同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH₂原子团的物质。由于有机物中的碳原子能形成长链，各类有机物中都有同系物。如烷烃中的甲烷、乙烷、丙烷等等互称为同系物；氨基乙酸、氨基丙酸、氨基丁酸等也互为同系物。同系物是同类物质，其概念的内涵包括“四同一不同”，具体就是同系物必须具有相同的组成通式、相同的化学键类型、相同的官能团、相同的连接方式；“一不同”是指分子组成上不同，且相差一个或若干个CH₂原子团，碳原子数不同，相对分子质量相差14n（n≥1）。如乙烯与环丙烷虽然组成通式相同，但化学键类型不同、官能团也不同，虽然分子组成上相差一个CH₂原子团，但他们不是同系物。甲基苯酚与苯乙醇虽然组成通式、化学键类型、官能团都相同，但官能团与其它原子间的连接方式不同，酚类物质中，羟基与苯环直接相连，而芳香醇类物质是羟基与苯环的侧链烃基直接相连，所以，他们也不是同系物。正丁烷与异丁烷虽然满足“四同”，但不符合“一不同”，也不是同系物。

同分异构体是具有相同的分子式，但具有不同结构式的化合物。其内涵包括“相同的分子式”、“不同结构式”。“异构”在高中主要指分子中原子的排列顺序不同。对“同分”不能误解为“相同的相对分子质量”，也不能理解为“相同的最简式”，也不是“分子组成相同”或“通式相同”，更不能与同系物、同位素、同素异形体等概念混淆。外延是“化合物”，不是单质。“化合物”可以是同类有机物，也可以是异类有机物；既可以是有机物，也可以是无机物。如C₂H₆和NO₂具有相同的相对分子质量，但分子式截然不同，不属于同分异构体。C₂H₂和C₆H₆的最简式相同，淀粉[（C₆H₁₀O₅）_n]与纤维素[（C₆H₁₀O₅）_n]通式相同，但n值不一样，分子式不同，也不是同分异构体。但如尿素[CO（NH₂）₂]与氰酸铵（NH₄CNO）是同分异构体；硝基丙烷（CH₃CH₂CH₂NO₂）、氨基乙酸（H₂NCH₂CH₂COOH）与α-氨基-β-羟基丙醛（H₂NCH₂CHOHCHO）是同分异构体。