O CO2 é conhecido como uma molécula triatômica linear. Isso significa que o CO2 tem três átomos dispostos em linha com o carbono no meio e um átomo de oxigênio em cada extremidade.
Esta estrutura se forma naturalmente, pois o oxigênio é relativamente mais eletronegativo do que o carbono. A forma linear da molécula não é afetada pela força relativa da ligação entre o oxigênio e o carbono. Como o oxigênio forma ligações duplas e o carbono naturalmente forma quatro, cada átomo de oxigênio está ligado ao carbono por uma ligação dupla. Uma vez que os elétrons compartilhados ocupam o que é essencialmente o mesmo volume, as ligações duplas atuam de maneira semelhante às ligações simples na determinação da forma geral da molécula de CO2.