Izomeria optyczna to zjawisko bardzo rozpowszechnione w przyrodzie. Odgrywa niezwykle ważną rolę np. w biochemii. Można śmiało powiedzieć, że większość kluczowych substancji chemicznych, uczestniczących w procesach życiowych, to izomery optyczne.
Co więcej organizmy żywe tolerują zwykle tylko jeden rodzaj izomeru optycznego każdej substancji. Np. w ludzkim organizmie, w biosyntezie białka, aktywne są tylko tzw. „L-aminokwasy”. Przyswajalne są tylko „D-cukry”, co więcej tylko jeden izomer optyczny glukozy ogrywa unikalną rolę w metabolizmie żywych organizmów. Tylko jeden z izomerów optycznych cholesterolu, spośród ponad dwustu, jest włączony do procesów biochemicznych. Tylko jeden izomer optyczny „witaminy C” jest witaminą, tylko jeden izomer adrenaliny działa mocno pobudzająco. W zakwaszonych mięśniach (po nadmiernym, gwałtownym wysiłku) występuje jeden z izomerów optycznych kwasu mlekowego. Inny izomer tego kwasu tworzy się w procesie biochemicznego utleniania i rozpadu cukrów. (Natomiast w kwaśnym mleku, serze i kiszonej kapuście oraz kiszonych ogórkach występuje mieszanina obu izomerów optycznych kwasu mlekowego.)
Inny izomer optyczny tej samej substancji jest albo obojętny dla organizmu i nie bierze udziału w procesach biochemicznych, albo jest szkodliwy – powoduje inny przebieg reakcji. Skutki dla żywego organizmu mogą być wówczas katastrofalne.
Świadomość tego faktu jest niezbędna przy opracowywaniu nowych leków. Jeśli znana jest biochemiczna strona zaburzeń funkcji organizmu, można ustalić jaka substancja powinna przywrócić kontrolę nad przebiegiem procesu. Współcześnie tworzone leki powinny być podobne do naturalnych substancji biochemicznych, a dokładnie tych, których rolę mają pełnić lub wspomagać w organizmie. Podobieństwo dotyczyć musi także rodzaju izomeru optycznego. Znane są niestety, w najnowszej historii farmakologii, tragiczne w skutkach przypadki, kiedy to wprowadzono do użytku leki zawierające niewłaściwy rodzaj izomeru. Przywołać wystarczy niesławny „talidomid” – lek o działaniu uspokajającym, nasennym, skuteczny zwłaszcza w przypadku mdłości i polecany, w latach pięćdziesiątych dwudziestego wieku, kobietom w ciąży. Jeden izomer – ten „właściwy”, przebadany dokładnie przez naukowców, nie powodował żadnych, ubocznych skutków, drugi – nieostrożnie wprowadzony do leku produkowanego na skalę przemysłową, powodował bardzo poważne zmiany w rozwoju płodu – był mutagenny, spowodował więc potworne zniekształcenia u wielu noworodków.
Izomery optyczne często różnią się także cechami fizycznymi, dla których znajdować mogą praktyczne zastosowanie. Inny może być np. zapach różnych izomerów optycznych tej samej substancji. Np. „limonen”- jeden izomer ma zapach cytryny inny pomarańczy. „Mentol” – jeden izomer ma, oczekiwany, zapach mięty, inny izomer – raczej nie wskazany, przykry zapach stęchlizny. Mięta ogrodowa zawdzięcza swój zapach także substancji o nazwie „karwon”, ale taki zapach ma tylko jeden z izomerów optycznych. Drugi izomer „karwonu” nadaje zapach kminkowi. Jak widać o izomerach optycznych pamiętać muszą także producenci substancji zapachowych.