光致异构化（photoisomerization），理学-化学-物理化学-计算与理论化学，光化学过程导致底物在同质异构间发生的结构变化行为。造成这种异构化的原因可能是键的转动、分子骨架的重排，也可能是原子或集团的位置移动。典型例子是烯烃和多烯的顺反光致异构以及光致互变异构（phototautomerization）。光致异构化过程可能是可逆的也可能是不可逆的。下图为偶氮苯光致顺反异构化示意。光致异构化材料已经应用到可重写的CD、DVD和3D光存储的组元中。对光致异构化材料的研究兴趣主要指向如分子开关和分子马达等分子器件。