Oltre al fenomeno della risonanza dell'anello aromatico, l'istamina dà anche il fenomeno della tautomeria. La molecola esiste quindi in due forme ben distinte in equilibrio tra di loro, ossia il tautomero τ (tau) ed il tautomero π (pi). In soluzione a pH fisiologico il tautomero τ risulta essere maggiormente stabile rispetto al tautomero π, in quanto è stabilizzato dalla carica positiva dell'ammina primaria legata all'anello imidazolo tramite il ponte etilenico. 