I composti organici con la stessa formula molecolare possono avere formule strutturali diverse chiamate isomeri costituzionali e il fenomeno è noto come isomeria costituzionale. Gli alcani con quattro o più atomi di carbonio che mostrano più strutture con la stessa formula molecolare presentano quindi isomeria costituzionale.
L'isomero lineare di un alcano è preceduto dal prefisso “n”; quindi un isomero lineare del pentano è noto come n-pentano. In base al tipo di ramificazione, ad alcuni isomeri ramificati vengono assegnati i prefissi “iso” e “neo”. Ad esempio, il pentano ha isomeri a due ramificazioni, l’iso-pentano e il neo-pentano. L'iso-pentano ha una catena lineare a quattro atomi di carbonio con un singolo sostituente metilico, mentre il neo-pentano ha una catena lineare a tre atomi di carbonio con due gruppi metilici come sostituenti.
La possibilità di ramificazione aumenta con l’incremento del numero di atomi di carbonio nella catena attraverso l'omologo, portando all'aumento esponenziale del numero di isomeri costituzionali. Ad esempio, l'alcano esano a sei atomi di carbonio ha cinque isomeri, mentre il numero di isomeri aumenta a 75 per l'alcano decano a 10 atomi di carbonio.
Nonostante abbiano la stessa formula molecolare, gli isomeri presentano variazioni significative nelle loro proprietà fisiche, come i punti di fusione e di ebollizione.