Este estudo relata a importância do uso de ferramentas metodológicas inovadoras no ensino de Isomeria, conteúdo tradicionalmente abordado por meio de textos e aulas expositivas, com quadro branco e pincéis. Pesquisas indicam que a diversidade metodológica contribui de maneira significativa para a aprendizagem em Química Orgânica. Nesse contexto, este relato descreve a aplicação de um roteiro didático para o ensino de Isomeria em uma turma de ensino médio da rede pública, durante o Estágio Supervisionado II do curso de Licenciatura em Química. As atividades foram desenvolvidas em oito aulas de cinquenta minutos, iniciando-se com a contextualização do caso Talidomida, medicamento responsável por malformações em milhares de crianças no mundo, destacando a relevância da isomeria espacial. Em seguida, realizaram-se exercícios e estudo de mapas mentais para consolidar conceitos, seguidos da aplicação de um jogo de cartas que relacionava fórmulas moleculares e estruturais aos tipos de isomeria observados. Na etapa final, utilizaram-se modelos moleculares para aprofundar o estudo de isomeria espacial e favorecer a visualização tridimensional das moléculas. Os resultados apontam que a adoção do roteiro didático proposto estimulou interesse, curiosidade, motivação e ampliou a compreensão do conteúdo, evidenciando a relevância do docente ao incorporar diferentes ferramentas de ensino para potencializar o processo de ensino aprendizagem em Química Orgânica.