Allotropie is in de scheikunde, de geochemie en de materiaalkunde, het gegeven dat eenzelfde chemisch element, in vaste vorm, verschillende verschijningsvormen of allotropen kent. In de natuur ontstaan deze verschillende kristalstructuren onder invloed van de plaatselijke temperatuur en druk, op de plek van hun vorming in de aardkorst.
Allotropie is een neologisme dat door de Zweedse scheikundige Jöns Jacob Berzelius is bedacht. Het komt van het Oudgriekse ἄλλος allos, 'ander' en τρόπος tropos, 'manier'.
Allotropen hebben, door verschillend gerangschikte atomen, onderling sterk verschillende mechanische materiaaleigenchappen. Diamant en grafiet zijn twee allotropen van het enkelvoudige stof koolstof. De koolstofatomen nemen in diamant een kubisch kristalstelsel aan, in grafiet liggen ze in losse lagen van in zeshoeken gerangschikte koolstofatomen. Grafiet heeft een hexagonaal kristalstelsel. De faseovergang van grafietstructuur naar diamantstructuur gebeurt in de aardmantel, onder hoge druk. Dit wordt metamorfose genoemd.
