CO2分子形状是直线形的，其结构曾被认为是：O=C=O。但CO2分子中碳氧键键长为116pm，介于碳氧双键（键长为124pm）和碳氧三键（键长为113pm）之间，故CO2中碳氧键具有一定程度的叁键特征。

现代科学家一般认为CO2分子的中心原子C原子采取sp杂化，2条sp杂化轨道分别与2个O原子的2p轨道（含有一个电子）重叠形成2条σ键，C原子上互相垂直的p轨道再分别与2个O原子中平行的p轨道形成2条大π键。

化学性质

二氧化碳是碳氧化合物之一，是一种无机物，不可燃，通常也不支持燃烧，低浓度时无毒性。它也是碳酸的酸酐，属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，其中碳元素的化合价为+4价，处于碳元素的最高价态，故二氧化碳具有氧化性而无还原性，但氧化性不强。