Un ácido graso con uno o más enlaces dobles o triples se conoce como ácido graso insaturado. Cuando esto ocurre, el ácido graso puede absorber átomos de hidrógeno adicionales. También pueden exhibir conformaciones cis o trans, dependiendo de qué lado del doble enlace aparezcan los átomos de hidrógeno adyacentes.
Las conformaciones Cis tienen átomos de hidrógeno adyacentes en el mismo lado del doble enlace carbono-carbono. Las conformaciones trans tienen átomos de hidrógeno adyacentes en lados opuestos del doble enlace. Las diferencias en la conformación de las moléculas afectan estructuras y procesos biológicos. Los ácidos grasos también pueden clasificarse como monoinsaturados o poliinsaturados. Los ácidos grasos insaturados pueden sufrir reacciones de adición y sustitución.