NCl3 é uma molécula ligeiramente polar. Isso ocorre porque o nitrogênio tem um único par de elétrons que repele os pares de elétrons ligados às ligações covalentes N-Cl, dando à molécula uma estrutura assimétrica onde as polaridades das ligações não se cancelam.
O nitrogênio e o cloro têm eletronegatividades semelhantes, tornando a ligação individual N-Cl essencialmente apolar. No entanto, no NCl3, o nitrogênio usa apenas três de seus cinco elétrons de valência para formar ligações com o cloro. O único par de elétrons no átomo de nitrogênio repele os pares de elétrons ligados para longe de si mesmo e em direção aos átomos de cloro. Isso torna a molécula ligeiramente polar devido ao arranjo assimétrico das três ligações N-Cl.