Amfetamine is een chiraal molecuul dat isomeren heeft. Specifiek heeft het een enkel stereocentrum, wat betekent dat het twee mogelijke stereoisomeren heeft [D-amfetamine, L-amfetamine] die niet-superponeerbare spiegelbeelden van elkaar zijn. Bovendien zijn deze twee stereoisomeren ook enantiomeren, die worden aangeduid als (R)-amfetamine en (S)-amfetamine. Vanuit farmacologisch oogpunt hebben de verschillende enantiomeren elk verschillende psychoactieve effecten, waarbij D-amfetamine [(R)-amfetamine] een hogere activiteit heeft op dopaminereceptoren die verantwoordelijk zijn voor alertheid, reactiesnelheid, concentratie, geheugen en nog veel meer. In hogere doses veroorzaakt de stimulatie van deze specifieke receptoren euforie, terwijl L-amfetamine bijdraagt aan de negatieve effecten van de drug en de hoofdschuldige is die vaak verantwoordelijk is voor comedownziekte en misselijkheid.
Met behulp van stereochemie kan dextro uit levo worden geïsoleerd, waardoor pure D-amfetamine ontstaat. In theorie zou dit de meest aangename euforische ervaring moeten zijn met de minst mogelijke bijwerkingen. De makkelijkste manier is om racemisch amfetamine te laten reageren met L-wijnsteenzuur. In deze reactie reageert het zuur alleen met de levo-oriëntatie, waardoor het mogelijk is om de niet-gereageerde dextro-oriëntatie te extraheren.
Methamfetamine daarentegen is een heel andere verbinding (andere chemische formule). Van nature is het krachtiger dan amfetamine vanwege de toegevoegde methylgroep (CH3-). Hierdoor is het lipofieler. Het belangrijkste resultaat hiervan is het vermogen om de bloed-hersenbarrière onmiddellijk te passeren zodra het wordt gedragen door bloedcellen waaraan het zich hecht vanuit de longen (als het gerookt is). Deze eigenschap leidt ook tot langdurige effecten en een verhoogde potentie, omdat het zich ook ophoopt in de vetweefsels van het lichaam, waardoor het moeilijker te metaboliseren is voor het lichaam. In de hersenen wordt het gemetaboliseerd door MAO's, een familie enzymen die verantwoordelijk zijn voor de afbraak van monoamine neurotransmitters zoals [dopamine, noradrenaline, serotonine]. MAO's zetten methamfetamine direct in de hersenen om in amfetamine, wat onmiddellijke en zeer krachtige effecten veroorzaakt in vergelijking met het toedienen van amfetamine. Daarnaast kan het ook worden gemetaboliseerd door andere enzymen zoals cytochroom P450 (CYP450) enzymen, maar dit is een minder belangrijke route in vergelijking met het MAO-gemedieerde metabolisme.
Qua psychologische effecten zijn ze in principe precies hetzelfde, alleen is methamfetamine veel krachtiger.