Amfetamina jest chiralną cząsteczką, która posiada izomery. W szczególności ma pojedyncze stereocentrum, co oznacza, że ma dwa możliwe stereoizomery [D-amfetamina, L-amfetamina], które nie są wzajemnie nakładającymi się lustrzanymi odbiciami. Ponadto te dwa stereoizomery są również enancjomerami, które są oznaczone jako (R)-amfetamina i (S)-amfetamina. Z farmakologicznego punktu widzenia różne enancjomery przypisują różne efekty psychoaktywne, gdzie D-amfetamina [(R)-amfetamina] ma wyższą aktywność na receptorach dopaminy odpowiedzialnych za czujność, szybkość reakcji, koncentrację, pamięć i wiele innych. W wyższych dawkach stymulacja tych specyficznych receptorów powoduje euforię, podczas gdy L-amfetamina przyczynia się do negatywnych skutków narkotyku i jest głównym winowajcą często odpowiedzialnym za chorobę zejściową i nudności.
Używając stereochemii można wyizolować dextro z levo izolując czystą D-amfetaminę. Teoretycznie powinno to zapewnić najprzyjemniejsze doznania euforyczne przy możliwie najmniejszych skutkach ubocznych. Najprostszym sposobem jest reakcja racemicznej amfetaminy z kwasem L-winowym. W tej reakcji kwas reaguje tylko z orientacją lewoskrętną, umożliwiając ekstrakcję nieprzereagowanej orientacji dekstro.
Z drugiej strony metamfetamina jest zupełnie innym związkiem (inny wzór chemiczny). Z natury jest silniejsza niż amfetamina ze względu na dodaną grupę metylową (CH3-). Dzięki temu jest bardziej lipofilna. Głównym rezultatem tego jest zdolność do łatwego przechodzenia przez barierę krew-mózg natychmiast po przeniesieniu przez komórki krwi, do których przylega z płuc (jeśli jest palona). Ta właściwość prowadzi również do przedłużonego działania i zwiększonej siły działania, ponieważ gromadzi się również w tkankach tłuszczowych w całym ciele, co utrudnia organizmowi metabolizm. W mózgu jest metabolizowana przez MAO, które są rodziną enzymów odpowiedzialnych za rozkład neuroprzekaźników monoaminowych, takich jak [dopamina, noradrenalina, serotonina]. MAO przekształcają metamfetaminę w amfetaminę bezpośrednio w mózgu, powodując natychmiastowe i bardzo silne efekty w porównaniu do podawania amfetaminy. Ponadto może być również metabolizowana przez inne enzymy, takie jak enzymy cytochromu P450 (CYP450), ale jest to niewielka ścieżka w porównaniu z metabolizmem za pośrednictwem MAO.
Pod względem efektów psychologicznych są one w zasadzie dokładnie takie same, przy czym metamfetamina jest po prostu znacznie silniejsza.