CO2 jest znany jako liniowa cząsteczka trójatomowa. Oznacza to, że CO2 ma trzy atomy rozmieszczone w linii z węglem w środku i jednym atomem tlenu na każdym końcu.
Ta struktura tworzy się naturalnie, ponieważ tlen jest względnie bardziej elektroujemny niż węgiel. Na liniowy kształt cząsteczki nie ma wpływu względna siła wiązania między tlenem i węglem. Gdy tlen tworzy podwójne wiązania, a węgiel naturalnie tworzy cztery, każdy atom tlenu jest związany z węglem podwójnym wiązaniem. Ponieważ współdzielone elektrony zajmują zasadniczo tę samą objętość, podwójne wiązania działają w sposób podobny do pojedynczych wiązań przy określaniu całkowitego kształtu cząsteczki CO2.