Molekul dari suatu zat tunggal sering kali memiliki sifat yang sama, tetapi mereka dapat berorientasi berbeda seperti jika tangan kiri atau tangan kanan. Cahaya, terpolarisasi sepanjang satu arah, dapat melewati struktur seperti kristal, dan diputar ke satu arah atau lainnya. Jika mereka cenderung menghamburkan cahaya dengan cara ini, memiliki karakteristik yang sama, dan tampak seperti bayangan cermin satu sama lain, molekul ini sering disebut enansiomer kiral. Aktivitas optik mengacu pada bagaimana zat kiral dapat memutar polarisasi cahaya dan membuatnya lebih redup. Polarimeter adalah instrumen yang sering digunakan untuk mengukur aktivitas ini, menggunakan sampel bahan untuk menguji aktivitas optiknya secara langsung.
Struktur molekul suatu zat biasanya menentukan hubungan antara kiralitas dan aktivitas optik. Tergantung pada bahannya, bidang cahaya terpolarisasi dapat diarahkan searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Dua molekul identik yang mempengaruhi cahaya dalam arah yang berlawanan disebut enansiomer. Jumlah yang sama dari masing-masing biasanya membatalkan efeknya. Namun, jika satu zat kiral mendominasi yang lain, sifat-sifatnya akan memutar gelombang cahaya ke arah masing-masing.
Polarimeter sering digunakan untuk mengukur aktivitas optik. Filter depan mempolarisasi cahaya masuk yang melewati tabung berisi sampel yang diukur. Biasanya ada penganalisis di ujung tabung dan masa lalu yang mana efeknya dapat diamati oleh mata manusia. Jika cahaya terpolarisasi bidang diputar, maka umumnya lebih redup, sedangkan efeknya dapat dilawan dengan memutar lensa analisis. Tingkat aktivitas optik dapat ditentukan dengan menggunakan rumus jumlah derajat rotasi lensa ini.
Aktivitas optik sering diukur dalam kimia organik, biasanya dalam atom karbon. Hal ini juga dapat dilihat pada senyawa optik aktif seperti gula dan bahkan glisin, asam amino. Ada dua bentuk molekul yang hampir identik di masing-masing zat ini. Mengetahui mana yang membutuhkan eksperimen, tetapi seringkali penting dengan obat-obatan. Beberapa obat untuk depresi dan radang sendi memiliki efek kesehatan yang merugikan dalam bentuk kiralnya, jadi satu bentuk molekul perlu disaring.
Ditemukan pada pertengahan 1800-an, aktivitas optik pertama kali digunakan dalam mengidentifikasi kristal asam tartarat dalam anggur Prancis. Ini dipelajari di zaman modern sehubungan dengan mekanika kuantum, serta medan listrik dan magnet. Aktivitas optik terjadi pada molekul organik dan anorganik.