Amfetaminas yra chiralinė molekulė, turinti izomerų. Tiksliau, jis turi vieną stereocentrą, o tai reiškia, kad turi du galimus stereoizomerus [D-amfetaminą, L-amfetaminą], kurie yra vienas kito nesupersidengiantys veidrodiniai atvaizdai. Be to, šie du stereoizomerai taip pat yra enantiomerai, kurie žymimi kaip (R)-amfetaminas ir (S)-amfetaminas. Farmakologiniu požiūriu skirtingi enantiomerai pasižymi skirtingu psichoaktyviuoju poveikiu: D-amfetaminas [(R)-amfetaminas] aktyviau veikia dopamino receptorius, atsakingus už budrumą, reakcijos greitį, koncentraciją, atmintį ir kt. Didesnėmis dozėmis šių specifinių receptorių stimuliavimas sukelia euforiją, o L-amfetaminas prisideda prie neigiamo narkotiko poveikio ir yra pagrindinis kaltininkas, dažnai sukeliantis grįžimo į organizmą ligą ir pykinimą.
Naudojant stereochemiją galima išskirti dekstro iš levo, išskiriant gryną D-amfetaminą. Teoriškai tai turėtų būti pati maloniausia euforinė patirtis su kuo mažesniu šalutiniu poveikiu. Paprasčiausias būdas - reaguoti raceminį amfetaminą su L-vyno rūgštimi. Šios reakcijos metu rūgštis reaguoja tik su levo orientacija, todėl galima išskirti nesureagavusią dekstro orientaciją.
Kita vertus, metamfetaminas yra visai kitas junginys (kita cheminė formulė). Iš prigimties jis yra stipresnis už amfetaminą dėl pridėtos metilo grupės (CH3-). Dėl to jis yra lipofiliškesnis. Pagrindinis to rezultatas - gebėjimas lengvai pereiti kraujo-smegenų barjerą iš karto, kai tik jį perneša kraujo ląstelės, prie kurių jis prilimpa iš plaučių (jei rūkoma). Ši savybė taip pat lemia ilgesnį poveikį ir didesnį stiprumą, nes jis taip pat kaupiasi riebaliniuose audiniuose visame kūne, todėl organizmui sunkiau jį metabolizuoti. Smegenyse jį metabolizuoja MAO, kurie yra fermentų šeima, atsakinga už monoaminų neurotransmiterių, tokių kaip [dopaminas, noradrenalinas, serotoninas], skaidymą. MAOs tiesiogiai smegenyse metamfetaminą paverčia amfetaminu, sukeldami tiesioginį ir labai stiprų poveikį, palyginti su amfetamino vartojimu. Be to, jį gali metabolizuoti ir kiti fermentai, pavyzdžiui, citochromo P450 (CYP450) fermentai, tačiau šis kelias yra nereikšmingas, palyginti su MAO tarpininkaujamu metabolizmu.
Psichologinio poveikio požiūriu jie iš esmės yra visiškai vienodi, tik metamfetaminas tiesiog yra daug stipresnis.