In der Chemie wird die Umwandlung eines Moleküls, also eine Änderung der Atomfolge oder -anordnung, in ein anderes Isomer mit unveränderter Summenformel als Isomerisierung bezeichnet. In einigen Molekülen und unter bestimmten Bedingungen findet eine Isomerisierung spontan statt. Viele Isomere besitzen die gleiche oder eine nahezu gleiche Bindungsenergie, wodurch eine relativ freie Umwandlung/Interkonvertierung stattfindet. Geschieht eine Isomerisierung innerhalb eines Moleküls, so spricht man auch von einer Umlagerung. Unterscheiden sich Edukt und Produkt nicht, dann spricht man von einer Automerisierung.