Wzór chemiczny kwasu azotowego to NHO3. Cząsteczka ma centralny atom azotu, który jest związany w trójkącie z trzema atomami tlenu.
Jeden z atomów tlenu jest wiązany pojedynczo z atomem azotu, jeden jest wiązany podwójnie, a jeden jest wiązany pojedynczo z atomem azotu z dodatkowym wiązaniem z pojedynczym atomem wodoru. Wszystkie atomy są na tej samej płaszczyźnie. Kwas azotowy jest polarny, ponieważ centralny atom azotu jest dodatnio naładowany, natomiast samotny pojedynczy związany atom tlenu jest naładowany ujemnie. To powoduje, że kwas azotowy jest rozpuszczalny w wodzie. Jednak kwas azotowy reaguje również z wodą, aby wytworzyć ciepło.
