Một axit béo có một hoặc nhiều liên kết đôi hoặc ba được gọi là axit béo không bão hòa. Khi điều này xảy ra, axit béo có thể hấp thụ thêm các nguyên tử hydro. Chúng cũng có thể thể hiện sự phù hợp cis hoặc trans tùy thuộc vào mặt nào của các nguyên tử hydro liền kề liên kết đôi xuất hiện.
Các cấu trúc cis có các nguyên tử hydro liền kề ở cùng phía của liên kết đôi cacbon-cacbon. Biến dạng có các nguyên tử hydro liền kề ở các phía đối diện của liên kết đôi. Sự khác biệt trong cấu trúc của các phân tử ảnh hưởng đến cấu trúc và quá trình sinh học. Axit béo cũng có thể được phân loại là không bão hòa đơn hoặc không bão hòa đa. Các axit béo không bão hòa có thể trải qua các phản ứng bổ sung và thay thế.