反式脂肪酸是分子中含有一個或多個反式雙鍵的非共軛不飽和脂肪酸。反式雙鍵中與形成雙鍵的碳原子相連的兩個氫原子位于碳鏈的兩側，天然脂肪酸中的雙鍵多為順式，氫原子位于碳鏈的同側。反式雙鍵的鍵角小于順式異構體，其鋸齒形結構空間上為直線型的剛性結構，這些結構上的特點使其具有與順式脂肪酸不同的性質，具有更高的熔點和更好的熱力學穩定性，性質更接近飽和脂肪酸。反式脂肪酸的熔點受雙鍵的數量，結合形狀和位置的影響。順式油酸熔點為13.5℃，而反式油酸的熔點則為46.5℃，室溫下呈固態。
由于反式脂肪酸和順式異構體的結構不同，在脂質新陳代謝中酶的交叉反應不同。反式脂肪酸的熔點高，結合在細胞膜內部時能改變膜的流動性和滲透性，在嗜冷假單胞菌的生長代謝中有著重要作用。