同系列是指具有一个通式，结构相似，性质也相似的化合物系列。在有机化学中尤为普遍，同系列中的化合物互为同系物。同系列的概念最早由法国化学家查尔斯·弗雷德里克·格哈特提出。

在分子结构式上相差一个或若干个某种原子团（或复合体）的化合物，互为同系物，这一系列的化合物，就构成一个同系列。其通式为：。X、Y称为端基，A为链单元或链节， n为自然数，称为同系序数。链单元与端基X和Y之间，可以是单键、双键或叁键，链单元可以是任何原子团。同系物可指脂肪族同系物、同烯系物、同苯系物等各类有机结构。

早期的同系列概念是狭义的，即指以通式：代表的化合物互为同系物，构成一个同系列。式中X和Y为各种官能团或原子， n为自然数。按照这个定义，所有简单的脂肪族化合物都可以用这个通式概括起来，例如甲烷、乙烷、正丙、碳四，其分子结构可用下列通式表示： 它们互为同系物，构成一个同系列。同系物中的某些性能是大同小异且依次递变的，这就是同系原理。

20世纪30年代，共轭烯烃化合物的同系列现象引起人们的注意，提出了同烯系物，即通式为：

的一系列化合物；并发现不论 n为何值,X和Y之间的相互影响与它们直接相连时相同，即所谓插烯原理。例如，乙醛、2－巴豆醛、2,4－己二烯醛等，可用下列通式表示：

它们构成一个同烯系列。众所周知，在乙醛中，由于醛基的影响，甲基比较活泼，可以进行许多活泼氢的典型反应，例如醇醛缩合反应。2－丁烯醛、2,4－己二烯醛中的甲基，虽与醛基之间隔了几个烯键，但仍表现出活泼的性质，如丁烯醛中的甲基也能发生醇醛缩合反应。

同样，苯、联苯、对三联苯等，构成一个联苯系列，可用如下通式 表示。

同系列中，由于其分子结构是有规则地改变的，其物理化学性质的变化也呈现一定规律。19世纪后半叶以来，许多科学工作者为了寻找同系物间性能递变的定量规律，测定了大量的性能数据，总结出许多实验式。这些工作不但丰富了人们对同系物结构性能关系的认识，能够比较精确地预测同系物的性能，而且对某些有机化合物如染料、药物等的生产也起了重要的指导作用。

同系化反应

同系化反应是将反应物转化为其同系物的反应，这种反应在有机合成中非常重要，因为它允许化学家通过简单的反应步骤来增加或减少碳链的长度，从而得到所需的同系物。

无机化合物同系列

同系列非有机化学独有术语。有些元素，如钛，钒，的一类氧化物分别组成一同系列。例如VnO2n − 1(2 \u003c n \u003c 10)。又如硅烷(SinH2n + 2,n上至8)的同系列与烷烃类似，展示了无机化合物中同系列的存在。