Stickstoff kann im sp2- oder sp3-Zustand hybridisieren, je nachdem, ob er an zwei bzw. drei Atome gebunden ist. Sowohl bei der sp2- als auch bei der sp3-Hybridisierung gibt es ein Paar einsamer Elektronen am Stickstoffatom, das nicht an der Bindung beteiligt ist.
Ammoniak und Methylamin sind zwei Beispiele für Verbindungen, in denen Stickstoff in der sp3-Anordnung hybridisiert ist. Pyridin ist ein Beispiel für Stickstoff, der in der sp2-Anordnung hybridisiert ist.
Neben Stickstoff werden auch Sauerstoff und Schwefel hybridisiert. Sauerstoff hat eine sp3-Hybridisierung, wenn er an zwei Atome gebunden ist und sich zwei einsame Elektronenpaare am Sauerstoffatom befinden. Schwefel hat eine sp3-Hybridisierung, wenn er an zwei Atome gebunden ist.