无论是溶液还是固体，D-(+)-葡萄糖都是右旋的，意味着它会将偏振光向顺时针方向偏转（朝光源方向看）。这一现象源自其分子的手性，其镜像异构体，L-(-)-葡萄糖左旋（逆时针旋转偏振光）程度与其相同。D-葡萄糖的五种存在形式旋光的强度各不相同。
值得注意的是前缀“D-”并不直接代表化合物的光学性质。它表明，D-葡萄糖中的C-5与D-甘油醛手性中心手性相同（因为它是右旋的，所以被如此标记）。事实是D-葡萄糖是右旋的是其四个手性中心的组合效应，而不仅仅是C-5的，事实上也存在一些D-己醛糖是左旋的。
在旋光仪中可以观察到两种异头体之间的转换，因为纯α-D-葡萄糖比旋光角为+112.2°ml/(dm·g)，纯β-D-葡萄糖为+17.5°ml/(dm·g) 。当由于变旋，溶液在一段时间后达到平衡后，比旋光角为+52.7°ml/(dm·g) 。通过添加酸或碱，转化可以被加速。
