Isomorfi (gresk isos, lik, og morf, form) er et begrep innenfor matematikk som betegner likheten av to objekter. Begrepet har forskjellig betydning i forskjellige grener av matematikk.

I lineær algebra er en lineær transformasjon mellom to vektorrom en isomorfi hvis og bare hvis transformasjonen er bijektiv. I abstrakt algebra er en isomorfi en avbildning som er en bijektiv homomorfi slik at den inverse avbildningen også er en homomorfi. I kategoriteori betegner en isomorfi en morfi som har et inverselement.

Relasjonen isomorfi er en ekvivalensrelasjon.