Amfetamin je chirální molekula, která má izomery. Konkrétně má jediné stereocentrum, což znamená, že má dva možné stereoizomery [D-amfetamin, L-amfetamin], které jsou navzájem nesouvislými zrcadlovými obrazy. Tyto dva stereoizomery jsou navíc také enantiomery, které se označují jako (R)-amfetamin a (S)-amfetamin. Z farmakologického hlediska mají jednotlivé enantiomery odlišné psychoaktivní účinky, přičemž D-amfetamin [(R)-amfetamin] má vyšší aktivitu na dopaminových receptorech zodpovědných za bdělost, rychlost reakcí, koncentraci, paměť a mnoho dalších. Ve vyšších dávkách způsobuje stimulace těchto specifických receptorů euforii, zatímco L-amfetamin přispívá k negativním účinkům drogy a je hlavním viníkem, který je často zodpovědný za nevolnost a nevolnost při návratu po vysazení.
Pomocí stereochemie lze izolovat dextro z leva a izolovat tak čistý D-amfetamin. Teoreticky by to měl být nejpříjemnější euforický zážitek s co nejmenšími vedlejšími účinky. Nejjednodušší způsob je reakce racemického amfetaminu s kyselinou L-vinnou. Při této reakci kyselina reaguje pouze s levotočivou orientací, což umožňuje extrahovat nezreagovanou dextro orientaci.
Metamfetamin je naproti tomu zcela jiná sloučenina (jiný chemický vzorec). Ze své podstaty je silnější než amfetamin, protože je k němu přidána methylová skupina (CH3-). Díky tomu je lipofilnější. Hlavním důsledkem toho je schopnost snadno procházet hematoencefalickou bariérou ihned poté, co je přenesen krevními buňkami, na které ulpívá z plic (pokud je kouřen). Tato vlastnost také vede k prodloužení účinků a zvýšení účinnosti, protože se také hromadí v tukových tkáních po celém těle, což ztěžuje jeho metabolismus. V mozku je metabolizován MAO, což je rodina enzymů, které jsou zodpovědné za rozklad monoaminových neurotransmiterů, jako jsou [dopamin, noradrenalin, serotonin]. MAO přeměňují metamfetamin na amfetamin přímo v mozku, což způsobuje okamžité a velmi silné účinky ve srovnání s podáváním amfetaminu. Kromě toho může být metabolizován i jinými enzymy, například enzymy cytochromu P450 (CYP450), ale tato cesta je ve srovnání s metabolismem zprostředkovaným MAO méně významná.
Z hlediska psychologických účinků jde v podstatě o totéž, přičemž metamfetamin je jednoduše mnohem silnější.