酒石酸碳鏈中段有兩個相鄰的手性碳原子，他們各自的絕對構(gòu)型及兩個手性碳原子之間絕對構(gòu)型的關(guān)系會影響酒石酸的光學性質(zhì)乃至化學性質(zhì)。當兩個手性碳原子的絕對構(gòu)型相同時，根據(jù)絕對構(gòu)型的類型，其被分為一對旋光異構(gòu)體(互為對方的鏡像)：L-酒石酸(絕對構(gòu)型均為R)與D-酒石酸(絕對構(gòu)型均為S)。而當兩個手性碳原子的絕對構(gòu)型不同時，在某些構(gòu)象中整個酒石酸分子可以具有對稱中心或鏡面，這使得這種酒石酸分子失去旋光性(失去手性，可以和自身的鏡像重合)而成為內(nèi)消旋體，即下圖中的meso-酒石酸。

自然界的手性對稱性破缺，即對很多具有手性的化合物來說，生物體內(nèi)某一種手性的化合物占絕大多數(shù)，酒石酸就是一個經(jīng)典的例子：大多數(shù)生物中含有的酒石酸都是L-酒石酸，R-酒石酸在天然產(chǎn)物中很罕見，只以比較高的含量存在于西非馬里的一種植物里。內(nèi)消旋酒石酸則在工業(yè)合成酒石酸時大量生成：馬來酸酐和雙氧水作用后水解主要制得內(nèi)消旋酒石酸。

D-酒石酸與L-酒石酸互為旋光異構(gòu)體，它們的化學性質(zhì)相同，僅僅在手性環(huán)境中它們的化學性質(zhì)會有差異；但內(nèi)消旋酒石酸與D-酒石酸或L-酒石酸間為非對映異構(gòu)體，它們互相之間無法通過鏡像操作得到對方，也正因此它們的化學性質(zhì)不同。以酸性為例，內(nèi)消旋酒石酸的pKa1=3.29，pKa2=4.92，而D-酒石酸和L-酒石酸的pKa1均為3.03，pKa2均為4.45。

D-酒石酸與L-酒石酸含量相等的酒石酸晶體稱為外消旋酒石酸晶體。請注意外消旋酒石酸晶體的性質(zhì)與內(nèi)消旋酒石酸晶體、D-酒石酸晶體和L-酒石酸晶體間均有差別：以熔點為例，外消旋酒石酸晶體的熔點為206℃，內(nèi)消旋酒石酸晶體的熔點為165-166 °C，D-酒石酸及L-酒石酸的熔點則均為170-174℃。通常認為，對于一對對映異構(gòu)體來講，除了各自的旋光方向相反、強度相等外，其他物理性質(zhì)應(yīng)該相同，這也就造成了所構(gòu)成的外消旋體的物理性質(zhì)完全相同。但是實際情況并不完全一樣，對映異構(gòu)體之間存在著相互作用的影響，這種影響在稀溶液和氣相的情況下可以忽略不計，但在固態(tài)、純?nèi)芤?、濃溶液的情況下，這種影響還是比較大的。特別是在固態(tài)條件下，由于晶態(tài)外消旋體分子之間親和力的影響，造成了一些特殊的情況。

酒石酸鹽在人類發(fā)現(xiàn)對映異構(gòu)及建立有機立體化學方面亦有重要作用。1848年，法國化學家巴斯德發(fā)現(xiàn)無旋光性的酒石酸鈉銨是由兩種不同結(jié)晶組成的混合物，它們的外形互為鏡像關(guān)系。事實上無旋光性的酒石酸鈉銨是外消旋體。他用放大鏡和鑷子將這種混合物細心分成兩堆，經(jīng)過檢驗，其中一堆是右旋體晶體，另一堆是左旋體晶體，兩堆晶體溶于水都有旋光性。通過這種酒石酸鹽，他首次發(fā)現(xiàn)了分子的立體異構(gòu)和旋光的關(guān)系，提出了對映異構(gòu)的概念，為有機立體化學的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。