Cấu trúc Lewis của XeH4 bao gồm một nguyên tử xenon duy nhất ở trung tâm của phân tử, được bao quanh bởi bốn hydro. Mỗi hydro có một lớp vỏ đầy đủ của hai điện tử hóa trị, để lại tổng số phần còn lại là 12 để gắn vào nguyên tử xenon.
Cấu trúc Lewis của XeH4 là khác thường trong số các phân tử, vì nguyên tử xenon ở trung tâm của nó hỗ trợ nhiều hơn tám điện tử hóa trị của hầu hết các nguyên tố trong chu kỳ của nó. Khả năng mang thêm của xenon cho phép vị trí ổn định của bốn điện tử phụ xung quanh nguyên tử trung tâm của phân tử mà không làm đảo lộn các điện tích chính thức của cấu trúc.
