Le CO2 est connu comme une molécule triatomique linéaire. Cela signifie que le CO2 a trois atomes disposés en ligne avec du carbone au milieu et un atome d'oxygène à chaque extrémité.
Cette structure se forme naturellement, car l'oxygène est relativement plus électronégatif que le carbone. La forme linéaire de la molécule n'est pas affectée par la force relative de la liaison entre l'oxygène et le carbone. Comme l'oxygène forme des doubles liaisons et que le carbone en forme naturellement quatre, chaque atome d'oxygène est lié au carbone par une double liaison. Étant donné que les électrons partagés occupent essentiellement le même volume, les doubles liaisons agissent de manière similaire aux liaisons simples pour déterminer la forme globale de la molécule de CO2.