SO 2 tem um momento de dipolo medido a 1,62 debye. Este momento ocorre devido à distribuição desigual de cargas positivas e negativas entre o átomo de enxofre e os dois átomos de oxigênio na molécula de dióxido de enxofre em forma digonal.
O momento dipolar de uma molécula, como o dióxido de enxofre, está relacionado à geometria da molécula. O dióxido de enxofre é uma molécula curvada. O ângulo entre as ligações para os átomos de oxigênio é de cerca de 119 graus, enquanto as ligações que conectam o átomo de enxofre a um átomo de oxigênio têm cerca de 143,1 picômetros. SO 2 tem uma forma molecular diédrica. Possui duas estruturas de ressonância.
