Amfetamín je chirálna molekula, ktorá má izoméry. Konkrétne má jedno stereocentrum, čo znamená, že má dva možné stereoizoméry [D-amfetamín, L-amfetamín], ktoré sú navzájom nesupraviteľné zrkadlové obrazy. Okrem toho sú tieto dva stereoizoméry aj enantioméry, ktoré sa označujú ako (R)-amfetamín a (S)-amfetamín. Z farmakologického hľadiska majú jednotlivé enantioméry odlišné psychoaktívne účinky, pričom D-amfetamín [(R)-amfetamín] má vyššiu aktivitu na dopamínových receptoroch zodpovedných za bdelosť, rýchlosť reakcií, koncentráciu, pamäť a mnohé ďalšie. Vo vyšších dávkach stimulácia týchto špecifických receptorov spôsobuje eufóriu, zatiaľ čo L-amfetamín prispieva k negatívnym účinkom drogy a je hlavným vinníkom často zodpovedným za comedown sickness a nevoľnosť.
Pomocou stereochémie možno izolovať dextro z leva, čím sa izoluje čistý D-amfetamín. Teoreticky by to mal byť najpríjemnejší euforický zážitok s čo najmenšími vedľajšími účinkami. Najjednoduchším spôsobom je reakcia racemického amfetamínu s kyselinou L-vinnou. Pri tejto reakcii kyselina reaguje len s levoorientálnou látkou, čo umožňuje extrahovať nezreagovanú dextroorientálnu látku.
Na druhej strane metamfetamín je úplne iná zlúčenina (iný chemický vzorec). Vo svojej podstate je silnejší ako amfetamín, pretože sa k nemu pridáva metylová skupina (CH3-). Vďaka tomu je lipofilnejší. Primárnym dôsledkom toho je schopnosť ľahko prechádzať hematoencefalickou bariérou ihneď po tom, ako je prenesený krvnými bunkami, na ktoré priľne z pľúc (ak sa fajčí). Táto vlastnosť tiež vedie k predĺženiu účinkov a zvýšeniu účinnosti, pretože sa tiež hromadí v tukových tkanivách po celom tele, čím sa pre telo ťažšie metabolizuje. V mozgu ho metabolizujú MAO, čo je rodina enzýmov, ktoré sú zodpovedné za rozklad monoamínových neurotransmiterov, ako sú [dopamín, noradrenalín, serotonín]. MAO premieňajú metamfetamín na amfetamín priamo v mozgu, čo spôsobuje okamžité a veľmi silné účinky v porovnaní s podávaním amfetamínu. Okrem toho môže byť metabolizovaný aj inými enzýmami, napríklad enzýmami cytochrómu P450 (CYP450), ale táto cesta je v porovnaní s metabolizmom sprostredkovaným MAO menej významná.
Z hľadiska psychologických účinkov sú v podstate úplne rovnaké, pričom metamfetamín je jednoducho oveľa silnejší.