De structuur van tetra-n-butylammoniumjodide bestaat uit een positief geladen tetra-n-butylammoniumkation (TBA+) en een negatief geladen jodide-anion (I-). Het tetra-n-butylammoniumkation heeft vier n-butylgroepen gebonden aan een centraal stikstofatoom, waardoor het een volumineus en hydrofoob karakter krijgt. Het jodide-anion is een bolvormig, relatief groot anion met een hoge polariseerbaarheid. In vaste toestand bestaat tetra-n-butylammoniumjodide als een kristallijn zout, waarbij de TBA+- en I-ionen in een regelmatige roosterstructuur zijn gerangschikt. In oplossing dissocieert het zout in zijn samenstellende ionen, die vrij kunnen bewegen en kunnen interageren met andere aanwezige soorten.