甲苯二异氰酸酯，有六种同分异构体，即甲苯-2,3-二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,5-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、甲苯-3,4-二异氰酸酯、甲苯-3,5-二异氰酸酯。其中甲苯-2,4-二异氰酸酯和甲苯-2,6-二异氰酸酯两种异构体最为常见。工业上的甲苯二异氰酸酯通常为甲苯-2,4-二异氰酸酯和甲苯-2,6-二异氰酸酯的混合物。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，甲苯二异氰酸酯在2B类致癌物清单中。