Pesquisas evidenciam dificuldades na aprendizagem de isomeria. Para contribuir, as sequências didáticas (SD) podem ser utilizadas como estratégia de ensino. Portanto, este estudo foi conduzido pelo seguinte questionamento: quais são as compreensões de estudantes sobre o conteúdo de isomeria no contexto de uma SD no ensino de Química? Para responder à questão, definimos como objetivo o de analisar tais compreensões. O estudo ocorreu no contexto do Programa de Residência Pedagógica, voltado para alunos do último ano do ensino médio, contando com três etapas metodológicas: planejamento da SD; desenvolvimento da SD; e análise dos dados. A SD foi dividida em quatro aulas. Na primeira aula, a SD foi introduzida, e os alunos discutiram a importância da isomeria para a sociedade por meio da leitura de textos científicos e construção de modelos moleculares. Nas aulas 2 e 3, abordou-se a isomeria plana e espacial por meio de aulas expositivas com exercícios e desafios práticos utilizando modelos moleculares. A aula 4 focou na revisão dos conteúdos por meio de um jogo, seguido por um formulário de avaliação com três questões. Os resultados indicaram que os alunos aprimoraram sua compreensão da isomeria plana após as aulas 2 e 3, mas demonstraram dificuldades na isomeria espacial. Um questionário com 19 participantes revelou que todos concordaram que aulas com exemplos e desafios contribuíram para a compreensão. Além disso, 89,5% dos alunos consideraram que o jogo auxiliou na revisão de conceitos. Quanto à compreensão do conteúdo, cerca de 57,9% compreenderam parcialmente e 36,8% moderadamente.