CO2 được biết đến như một phân tử ba nguyên tử mạch thẳng. Điều này có nghĩa là CO2 có ba nguyên tử được sắp xếp thành một hàng với cacbon ở giữa và một nguyên tử oxy ở mỗi đầu.
Cấu trúc này hình thành tự nhiên, vì oxy tương đối âm điện hơn carbon. Hình dạng tuyến tính của phân tử không bị ảnh hưởng bởi độ bền tương đối của liên kết giữa oxy và cacbon. Khi oxy hình thành liên kết đôi và carbon tự nhiên hình thành bốn, mỗi nguyên tử oxy liên kết với carbon bằng một liên kết đôi. Vì các điện tử dùng chung có cùng thể tích nên các liên kết đôi hoạt động theo cách tương tự như liên kết đơn trong việc xác định hình dạng tổng thể của phân tử CO2.
