异构酶（英语：isomerase）是一类将分子从一种同分异构体转化为另一种同分异构体的酶，促进分子内重排，其中键断裂和形成。这种反应的一般形式如下：A–B → B–A，一种底物只产生一种产品，该产品具有与底物相同的分子式，但键连接性或空间排列不同。异构酶催化许多生物过程的反应，例如糖酵解和糖类代谢。

异构酶isomerase 亦称异构化酶，是催化生成异构体反应的酶之总称。是酶分类上的主要类别之一。根据反应方式而分类。

（1）结合于同一碳的基团的立体构型发生转位反应（消旋酶、差向异构酶），如UDP葡萄糖差向酶（生成半乳糖）。

（2）顺反异构。

（3）分子内的氧化还原反应（酮糖醛糖相互转化等），如葡萄糖磷酸异构酶（生成磷酸果糖）。

（4）分子内基团的转移反应（变位酶），如磷酸甘油酸变位酶。

（5）分子内脱去加成反应（数字为酶编号的第2位数字）。其作用方式多种多样，已知与各种辅酶参与。

异构酶的命名通常遵循“(底物)异构酶”这种格式，例如脂辅酶A脱氢酶。另一种命名方式是“(底物)(异构酶种类)”，如磷酸葡萄糖变位酶。

异构酶在EC编号中分类为EC5，并再细分为6个子类：

- EC5.1包括催化消旋及差向异构化的酶，如消旋酶及差向异构酶

- EC5.2包括催化几何异构物的异构化，如顺反异构酶

- EC5.3包括分子内的氧化还原酶

- EC5.4包括分子内的转移酶，如变位酶

- EC5.5包括分子内的裂合酶

- EC5.99包括其他异构酶