Stikstofdioxide (NO2) is een covalent molecuul. Dit betekent dat de atomen in NO2 bij elkaar worden gehouden door het delen van elektronen, in plaats van door ionische bindingen. Bij een ionische binding draagt ​​het ene atoom elektronen over aan een ander atoom, waardoor een positief en een negatief ion ontstaat. In een covalente binding delen de atomen elektronen, waardoor een stabiel molecuul ontstaat.

In NO2 deelt het stikstofatoom drie elektronen met elk van de twee zuurstofatomen. Hierdoor ontstaat er een dubbele binding tussen de stikstof en elk zuurstofatoom. De dubbele bindingen houden het NO2-molecuul bij elkaar.