Allotropie, het bestaan van een chemisch element in twee of meer vormen, die kunnen verschillen in de rangschikking van atomen in kristallijne vaste stoffen of in het voorkomen van moleculen die verschillende aantallen atomen bevatten. Het bestaan van verschillende kristalvormen van een element is hetzelfde verschijnsel dat in het geval van verbindingen polymorfisme wordt genoemd. Allotropen kunnen monotroop zijn, in welk geval één van de vormen onder alle omstandigheden het meest stabiel is, of enantiotroop, in welk geval verschillende vormen onder verschillende omstandigheden stabiel zijn en bij karakteristieke temperaturen en drukken omkeerbare overgangen van de ene naar de andere vorm ondergaan.
Elementen die allotropie vertonen zijn tin, koolstof, zwavel, fosfor en zuurstof. Tin en zwavel zijn enantiotroop: de eerste bestaat in een grijze vorm, stabiel onder 13,2° C, en een witte vorm, stabiel bij hogere temperaturen; zwavel vormt ruitvormige kristallen, stabiel onder 95,5° C, en monokliene kristallen, stabiel tussen 95,5° C en het smeltpunt (119° C). Koolstof, fosfor en zuurstof zijn monotroop; grafiet is stabieler dan diamant, rode fosfor is stabieler dan witte, en diatomisch zuurstof, met de formule O2, is stabieler dan triatomisch zuurstof (ozon, O3) onder alle gebruikelijke omstandigheden.