异丁烷和正丁烷两者互为同分异构体，即它们的分子式相同，但是结构不同。异丁烷的碳链含有一个支链，而正丁烷则是锯齿形直链。这两种烷烃在化学性质上也有相似之处，主要的区别在于它们的结构。
结构的区别
由于异丁烷和正丁烷的分子结构不同，它们的熔沸点也有所不同。正丁烷的熔沸点较高，比较稳定。虽然这两种烷烃的含碳量和含氢量相同，但是异丁烷含有一个三级碳，相对比较活泼，而正丁烷只含有一级碳和二级碳。此外，异丁烷没有手性碳，因此也没有旋光性。
构象的区别
在构象上，正丁烷具有四种典型构象，这是因为它的分子可以沿C2和C3之间的σ键键轴旋转。单键的旋转会导致分子中的原子或基团在空间中形成不同的排列方式，从而引起构象的变化。由于非稳定构象具有恢复成稳定构象的力量，因此在正丁烷的势能曲线图中，位于谷底的构象是最稳定的构象。而扭转张力和转动能垒则是正丁烷构象的重要参数。
用途的区别
由于易燃的特性，正丁烷常被作为燃料；它还大量用于制取多种有机合成原料，如经脱氢可制丁烯和丁二烯；经异构化可制异丁烷；经催化氧化可制顺丁烯二酸酐、醋酸等；经卤化可制卤代丁烷；经硝化可制硝基丁烷；在高温下催化可制二硫化碳；经水蒸汽转化可以制取氢气。此外，丁烷还可做马达燃料掺和物以控制挥发分；也可做重油精制脱沥青剂；油井中蜡沉淀溶剂；用于二次石油回收的流溢剂；树脂发泡剂；海水转化为新鲜水的致冷剂，以及烯烃齐格勒聚合溶剂等。
异丁烷主要存在于天然气、炼厂气和裂解气中，经物理从分离等获得，亦可由正丁烷经异构化制得。它也属于易燃气体，与空气混合也会形成爆炸性混合物，遇到热源和明火同样有爆炸的危险。
异丁烷主要用于与异丁烯经烃化生产异辛烷，用作汽油辛烷值改进剂。经裂解可制异丁烯与丙烯。与正丁烯、丙烯进行烷基化可制烷基化汽油。可制备甲基丙烯酸、丙酮和甲醇等；还可作冷冻剂；高纯异丁烷主要用作标准气及配制特种标准混合气；用于合成异辛烷，作为汽油辛烷值改进剂，用于制异丁烯、丙烯、甲基丙烯酸，用作制冷剂等。
需要注意的是这两种气体都具有弱刺激和麻醉作用。吸入后会出现头痛、头晕、嗜睡、恶心、酒醉状态，严重者可出现昏迷。