CO2 ist als lineares dreiatomiges Molekül bekannt. Das bedeutet, dass CO2 drei Atome hat, die in einer Linie mit Kohlenstoff in der Mitte und einem Sauerstoffatom an jedem Ende angeordnet sind.
Diese Struktur bildet sich auf natürliche Weise, da Sauerstoff relativ elektronegativer ist als Kohlenstoff. Die lineare Form des Moleküls wird nicht durch die relative Stärke der Bindung zwischen Sauerstoff und Kohlenstoff beeinflusst. Da Sauerstoff Doppelbindungen bildet und Kohlenstoff natürlicherweise vier bildet, ist jedes Sauerstoffatom durch eine Doppelbindung an den Kohlenstoff gebunden. Da die gemeinsamen Elektronen im Wesentlichen das gleiche Volumen einnehmen, wirken die Doppelbindungen ähnlich wie Einfachbindungen bei der Bestimmung der Gesamtform des CO2-Moleküls.