Wzór strukturalny tlenku węgla jest podany jako CO. Dzieje się tak dlatego, że 10 elektronów walencyjnych jest dostępnych, więc powstaje potrójne wiązanie. Z sześciu współdzielonych elektronów tlen przyczynia się do czterech i węgiel przyczynia się do dwóch, powodując powstawanie małego dipola, tworząc słabo polarną cząsteczkę.
Tlenek węgla powstaje, gdy węgiel jest spalany w środowisku o ograniczonej podaży tlenu. W tej sytuacji spalanie węgla pozostaje niekompletne, powodując jedynie połowę ilości tlenu łączącego się z węglem. Kiedy tlen jest obfity, następuje całkowite spalanie i powstaje dwutlenek węgla (CO2). Jeśli występuje bardzo mało powietrza, powstaje czysty węgiel.
