Beide besitzen die gleiche chemische Summenformel, unterscheiden sich jedoch aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften. Solche Verbindungen werden als optisch aktiv bezeichnet. Die Milchsäure gehört dazu. Wird sie in wässriger Lösung mit polarisiertem Licht bestrahlt (Licht, dessen Wellen nur in einer einzigen Ebene schwingen), dreht die rechtsdrehende Milchsäure das Licht im Uhrzeigersinn. Dies wird mit "+" bezeichnet.

Die linksdrehende Milchsäure ("-"-Kennzeichnung) dreht das Licht gegen den Uhrzeigersinn.

Weiterhin unterscheiden sich die beiden Milchsäuren durch die räumliche Anordnung der OH-Gruppe am zentralen Kohlenstoffatom. Bei der linksdrehenden D(-)-Milchsäure steht diese rechts (D für griechisch dextro = rechts), bei der rechtsdrehenden L(+)-Milchsäure links (L für griechisch laevo = links).

In Pflanzen und Bakterien kommt die Milchsäure in Form eines Gemisches beider Formen vor, Chemiker sprechen von einem Racemat. Für Säugetiere, und damit auch für Menschen, ist die rechtsdrehende Form ein natürliches Zwischenprodukt des Stoffwechsels. Sie wird mittels eines spezifischen Enzyms, der L-Lactatdehydrogenase, abgebaut. Die linksdrehende Milchsäure eliminiert der Organismus langsamer, zu Gesundheitsschäden kommt es nicht. Lediglich Säuglinge sollten im ersten Lebensjahr keine linksdrehende Milchsäure aufnehmen, da ihr Stoffwechsel noch nicht voll ausgereift ist.

Welche Milchsäure bei der Fermentation gebildet wird, hängt in erster Linie von den zur Säuerung eingesetzten Mikroorganismen, den so genannten Starterkulturen ab. Streptococcus- und Bifidobacteriumarten bilden nahezu ausschließlich rechtsdrehende, Lactobacillus bulgaricus fast nur linksdrehende Milchsäure und Lactobacillus acidophilus etwa je zur Hälfte beide Formen. Mild schmeckende Joghurts weisen bevorzugt rechtsdrehende L(+)-Milchsäure auf.