Molekule jedne tvari često imaju ista svojstva, ali mogu biti drugačije orijentirane kao da su ljevoruke ili dešnjake. Svjetlost, polarizirana u jednom smjeru, može proći kroz strukturu kao što je kristal i rotirati se u jednom ili drugom smjeru. Ako imaju tendenciju raspršivanja svjetlosti na ovaj način, imaju iste karakteristike i izgledaju kao zrcalne slike jedna drugoj, te se molekule često nazivaju kiralnim enantiomeri. Optička aktivnost se odnosi na to kako kiralna tvar može rotirati polarizaciju svjetlosti i učiniti je tamnijom. Polarimetar je instrument koji se često koristi za mjerenje ove aktivnosti, koristeći uzorak materijala za testiranje njegove optičke aktivnosti iz prve ruke.
Molekularna struktura tvari obično određuje odnos između kiralnosti i optičke aktivnosti. Ovisno o materijalu, ravnina polarizirane svjetlosti može biti usmjerena u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od smjera kazaljke na satu. Dvije identične molekule koje utječu na svjetlost u suprotnim smjerovima nazivaju se enantiomeri. Jednaka količina svakog obično poništava učinak. Međutim, ako jedna kiralna tvar dominira nad drugom, njezina će svojstva rotirati svjetlosne valove u odgovarajućem smjeru.
Za mjerenje optičke aktivnosti često se koristi polarimetar. Prednji filter polarizira dolaznu svjetlost koja prolazi kroz cijev ispunjenu uzorkom koji se mjeri. Obično se nalazi analizator na kraju cijevi i iza koje ljudsko oko može promatrati učinak. Ako se ravninsko polarizirano svjetlo rotira, onda je ono općenito prigušeno, dok se učinak može suzbiti rotacijom analizirajuće leće. Razina optičke aktivnosti može se odrediti pomoću formule za broj stupnjeva za koje se ova leća okreće.
Optička aktivnost se često mjeri u organskoj kemiji, obično u atomima ugljika. Također se može vidjeti u optički aktivnim spojevima kao što su šećer, pa čak i glicin, aminokiselina. U svakoj od ovih tvari postoje dva gotovo identična oblika molekule. Znati koji je što zahtijeva eksperimentiranje, ali je često važno s farmaceutskim proizvodima. Neki lijekovi za depresiju i artritis imali su štetne učinke na zdravlje u svojim kiralnim oblicima, pa je jedan oblik molekule potrebno filtrirati.
Otkrivena sredinom 1800-ih, optička aktivnost je prvi put korištena u identificiranju kristala vinske kiseline u francuskom vinu. U moderno doba proučava se s obzirom na kvantnu mehaniku, kao i električna i magnetska polja. Optička aktivnost javlja se i u organskim i u anorganskim molekulama.