De Lewis-structuur van SO3 toont een centraal zwavelatoom gebonden aan drie zuurstofatomen. Het zwavelatoom heeft zes valentie-elektronen en elk zuurstofatoom heeft zes valentie-elektronen. Om aan de octetregel te voldoen, vormt het zwavelatoom drie dubbele bindingen met de zuurstofatomen.

```

O=S=O

```

De VSEPR-theorie voorspelt dat de moleculaire geometrie van SO3 trigonaal piramidaal zou moeten zijn. Dit komt omdat het zwavelatoom drie elektronenparen heeft die aan atomen zijn gebonden, en één eenzaam elektronenpaar. De drie gebonden elektronenparen zijn gerangschikt in een trigonaal vlak en het enige elektronenpaar bevindt zich bovenaan de piramide.

De bindingshoek in SO3 is 120 graden. Dit komt doordat de drie zuurstofatomen in een trigonaal vlak zijn gerangschikt, en het eenzame elektronenpaar op het zwavelatoom de zuurstofatomen afstoot, waardoor ze dichter bij elkaar komen.

Het SO3-molecuul is polair omdat het zwavelatoom elektronegatiever is dan de zuurstofatomen. Dit betekent dat de elektronen in de S-O-bindingen naar het zwavelatoom worden getrokken, waardoor een gedeeltelijke positieve lading op het zwavelatoom ontstaat en een gedeeltelijke negatieve lading op elk van de zuurstofatomen.

Het dipoolmoment van SO3 is 1,61 D. Dit komt doordat de drie S-O-bindingen in een trigonaal vlak zijn gerangschikt en het eenzame elektronenpaar op het zwavelatoom zich bovenaan de piramide bevindt. Hierdoor ontstaat een netto positieve lading op het zwavelatoom en een netto negatieve lading op de drie zuurstofatomen.