Stereokemi er en gren af kemi, der studerer det rumlige arrangement af atomer i molekyler. Stereokemi er baseret på begrebet stereoisomerer - molekyler, der har samme kemiske struktur, men forskellige rumlige strukturer.
Stereoisomerer kan opdeles i to hovedtyper: enantioisomerer og diastereoisomerer. Enantioisomerer har et spejlbillede rumligt arrangement, mens diastereoisomerer adskiller sig i arrangementet af substituenter i forskellige ender af molekylet.
Studiet af stereokemi er vigtigt inden for forskellige områder af videnskab og teknologi, såsom lægemidler, biokemi, landbrugskemi osv.