Als Allotropie (v. griech.: allo- αλλος = ein anderer) bezeichnet man die Erscheinung, dass ein chemisches Element in zwei oder auch mehr Strukturformen im gleichen Aggregatzustand auftritt, die sich physikalisch und auch in ihrer chemischen Reaktionsbereitschaft voneinander unterscheiden.
Sie findet sich zum Beispiel bei Kohlenstoff (farbloser, extrem harter Diamant, der ein Isolator ist, im Gegensatz zu schwarzem, relativ leicht brennbaren Graphit, der elektrischen Strom leitet und dem Fulleren) und Phosphor (giftiger, farbloser Phosphor der selbstentzündlich ist, im Gegensatz zu rotem Phosphor, der erst nach Aktivierung brennt). Weitere Beispiele sind Schwefel und Selen, aber auch Metalle wie Eisen: (α-, γ-Eisen).
Eine allotrope Modifikation von Sauerstoff (O2) ist Ozon (O3).
Hingegen spricht man bei den unterschiedlichen Isotopen eines Elementes nicht von Allotropie. Tritt eine chemische Verbindung im festen Zustand in mehreren Kristallformen auf, spricht man von Polymorphie.