I diastereomeri (chiamati anche diastereoisomeri) sono stereoisomeri che non sono enantiomeri. Sono molecole che hanno gli stessi atomi e legami ma una diversa stereochimica in almeno uno, ma non tutti, i loro centri chirali. I diastereomeri possono avere proprietà molto diverse anche se sembrano simili. Questo è diverso dagli enantiomeri, che hanno esattamente le stesse proprietà tranne quando si trovano in un ambiente chirale come il corpo umano.
Ogni centro chirale in una molecola ha due modi possibili di mettere i gruppi nello spazio. Con un solo centro chirale, ci sono due enantiomeri. Con due centri chirali, si possono formare 4 diversi isomeri. Quando tutti i centri chirali vengono cambiati contemporaneamente, si formano due coppie di enantiomeri. Quando si cambia solo un centro chirale alla volta, si formano serie di diastereoisomeri. Con più centri chirali le possibilità sono molte di più.
I diastereoisomeri che sono diversi solo in uno dei centri chirali sono chiamati epimeri. Per esempio, il D-Treosio e il D-Eritrosio (vedi foto) sono diastereomeri perché sono diversi solo in uno dei due centri chirali. Per questo motivo possono anche essere chiamati epimeri.