Homoloģiskā sērija attiecas uz organiskām molekulām vai savienojumiem, kuriem ir līdzīga molekulārā formula, kas izraisa savienojumus ar līdzīgām ķīmiskajām īpašībām. Palielinoties savienojuma molekulārajam izmēram homologās sērijās, pakāpeniski mainās arī fizikālās īpašības. Galvenā atšķirība starp savienojumiem šādās sērijās ir papildu oglekļa un diūdeņraža grupas CH2 pievienošana.
Daudziem dažādu veidu savienojumiem ir homologas sērijas. Visizplatītākās sērijas ir alkāni, ēteri un spirti; citas homologas sērijas ietver alkēnus vai olefīnus un alkīnus un karbonskābes. Alkāni ir savienojumi, kas satur tikai oglekli un ūdeņradi, kas saistīti ar atsevišķām saitēm. Ēteri ir savienojumi, kuriem ir ētera funkcionālā grupa, kas sastāv no skābekļa, kas saistīts ar diviem alkāniem vai diviem arilsavienojumiem, kas attēloti kā RO-R’. R un R’ attiecas uz dažādiem alkāna vai arilsavienojumiem.
Alkoholi satur funkcionālu grupu, kas sastāv no skābekļa, kas saistīts ar ūdeņradi (-OH), un alkēnos ir funkcionāla oglekļa grupa, kas ir dubultsaite ar citu oglekli (C=C). Alkīni ir līdzīgi alkēniem, lai gan funkcionālā grupa sastāv no oglekļa molekulas ar trīskāršu saiti ar citu oglekļa molekulu. Karbonskābes ir skābes, kas satur vismaz vienu karboksilgrupu (-COOH).
Sērijas savienojumi atšķirsies pēc CH2 vienības un noteiktas molekulmasas. Alkānu sērija sākas ar metānu, ar molekulāro formulu CH4 un masu 16.04. Nākamais savienojums ir etāns ar formulu C2H6 un masu 30.07. Tam seko butāns, formula C4H10 un masa 58.12, un pentāns, formula C5H12 un masa 72.15. Kā redzams, etānā ir par vienu oglekli vairāk un par diviem ūdeņradi vairāk nekā metānā, un tā masa ir par 14 vairāk nekā metānam. Tas pats notiek starp etānu un butānu un butānu un pentānu.
Šo savienojumu fizikālās īpašības arī pakāpeniski mainās, jo molekulas kļūst lielākas. Parasti, palielinoties oglekļa ķēdes garumam, savienojuma spēja izšķīst ūdenī samazinās, lai gan tas ir atkarīgs arī no funkcionālās grupas ķīmiskā rakstura, jo dažas funkcionālās grupas ūdenī šķīst vairāk nekā citas. Tā kā oglekļa ķēdes homologajās sērijās kļūst garākas, mainās savienojuma viršanas temperatūra. Lai gan daudzos gadījumos tas palielinās, ja oglekļa ķēde sāk zarus, viršanas temperatūra sāks pazemināties. Šis ir tikai viens no izņēmumiem, kas konstatēti fizisko izmaiņu ietvaros.