同素異形體，是指由相同的化學元素組成，而結構形態卻不相同的單質。同素異形體由於結構不同，物理性質與化學性質上也有差異。同素異形體這一術語針對的是單質，而非化合物，更一般的術語是同質異形體，用於晶體材料。[1]
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例如磷的兩種同素異形體，紅磷和白磷，它們的燃點分別是攝氏240 °C（464 °F）和40 °C（104 °F），充分燃燒之後的產物都是五氧化二磷；白磷（P4）有劇毒，可溶於二硫化碳，紅磷（Pn）無毒，卻不溶於二硫化碳。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。
生活中常見的有，碳的同素異形體石墨、金剛石（即鑽石）、無定形碳等，磷的同素異形體白磷和紅磷，氧元素的同素異形體氧氣和臭氧。
同素異形體列表
| 元素 | 同素異形體 | 性質 |
|---|---|---|
| 碳(C) | ||
| 鑽石 | 立體結構，等軸晶系，硬度高，透明，導電性弱，導熱性強。 | |
| 石墨 | 平面結構，柔軟，可導電 | |
| 藍絲黛爾石 | 是一種六方晶系的金剛石 | |
| 無定形碳 | 又稱非晶質碳 | |
| 奈米碳管 | 結構呈管狀由六邊形組成的蜂窩狀結構 | |
| 碳60 富勒烯 | 60個碳原子組成截角正二十面體 | |
| 磷(P) | ||
| 白磷(黃磷) | 標準狀況下為白色或淡黃色固體，溶於二硫化碳。室溫下在空氣中冒煙，易自燃。有劇毒。化學性質比紅磷活潑。 | |
| 紅磷(赤磷) | 紅色粉末狀，較安定，不會自燃，無毒 | |
| 黑磷(灰磷） | 有金屬光澤，又稱金屬磷，是高聚的不溶性固體，最安定，可導電 | |
| 紫磷 | 又稱希托夫磷，單斜晶系 | |
| 氧(O) | ||
| 氧氣(O2) | 標準狀況下為強氧化性的氣體，無色無味，溫度將至-182.97℃變成淡藍色液體，-222.80℃變成淡藍色雪花狀固體。 | |
| 臭氧(O3) | 氧化性比氧氣還要強的淡藍色氣體，有特殊的腥味，常溫下能將銀、硫化鉛等物質氧化。氧氣在放電下轉化為臭氧，而臭氧受熱即可變回氧氣。 | |
| 氧4(四聚氧)(O4) | 亞穩態存在，存在時間很短。 | |
| 氧8(紅氧)(O8) | 深紅色固體，由氧氣在室溫下於10GPa轉變而成(壓強繼續增大會逐漸變成黑色)。O8表現出單斜晶系的C2/m對稱。 | |
| 金屬氧 | 由ε相的O8在96GPa以上轉變為ζ相的金屬氧，金屬氧在低溫下表現出超導性。 | |
| 氮(N) | ||
| 氮氣(N2) | 標準狀況下為氣體，無色無味，溫度將至-196℃變成無色液體，-210℃變成無色固體。 | |
| 氮3(N3) | 可能是環狀或直綫狀的分子，極不穩定。 | |
| 氮4(N4) | 性質不穩定，容易分解成氮氣，同時釋放能量。 | |
| 氮8(N8)，又名八氮立方烷 | 還未發現，是一種假想的單質。預計擁有22.9 MJ/kg的能量密度。 | |
| 氮6 | 還未發現 | |
| 硫(S) | ||
| 彈性硫 | ||
| 單斜硫(S8) | 淺黃色固體，熔點119℃。 | |
| 斜方硫(S8) | 黃色固體，熔點112.8℃。 | |
| 硒(Se) | ||
| 灰硒 | 灰硒是半導體，具有可觀的光電導性 | |
| 紅硒 | ||
| 黑硒 | 脆性，有光澤，結構不規則和複雜 | |
| 硼(B) | ||
| 無定形硼 | ||
| 結晶硼 | ||
| 矽(Si) | ||
| 晶體矽 | 金剛石立方結構 | |
| 無定形矽 | 比晶體矽熔點低，密度和硬度也低。 | |
| 砷(As) | ||
| 黃砷 | 分子晶體，由四個As原子組成。 | |
| 灰砷 | 最安定，有金屬光澤，又稱金屬砷 | |
| 黑砷 | 加熱分解三氧化二砷製得 | |
| 氫(H) | ||
| 氫氣(H2) | 由兩個氫原子以共價鍵結合，是最輕的氣體。易燃。 | |
| 氫3(H3) | 不穩定，只能以激發態存在 | |
| 金屬氫 |
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