In de organische chemie worden twee verbindingen homoloog genoemd als de basisstructuur van de verbindingen gelijk is en alleen het aantal CH2-groepen dat daaraan is gebonden verschilt. De meerdere CH2-groepen moeten onderling wel samen één onvertakte alkylgroep vormen.
In de anorganische chemie wordt het begrip ook gebruikt om verbindingen te beschrijven die slechts in het aantal repeterende eenheden verschilt.
Voorbeelden
Benzeen en tolueen (of methylbenzeen) zijn geen homologen, omdat er een wezenlijk verschil bestaat tussen het ongesubstitueerde benzeen en tolueen.
Tolueen is homoloog met ethylbenzeen en n-propylbenzeen. Ze verschillen slechts in het aantal CH2-groepen, terwijl de basisstructuur, een benzeenring met een alkylgroep, gelijk blijft.
Tolueen en de xylenen zijn geen homologen, de basisstructuur wijzigt.