Trioxidul de sulf are o geometrie planară electronică trigonală, conform lui David Roth de Tutoring & Ajutor de la domiciliu. SO3 are un atom de sulf central și trei oxigenuri înconjurătoare, cu un total de 24 de electroni de valență. Două oxigen formează legături simple cu sulf, în timp ce unul formează o legătură dublă.
Atomul central de sulf al SO3 are o stare de oxidare de +6 și o sarcină oficială de +2. Într-un compus SO3, trei atomi de oxigen sunt poziționați în colțurile unui triunghi, toate într-un plan tridimensional. Unghiurile de legătură între toate oxigenurile sunt de 120 de grade. SO3 este centrosemetric și nu are dipol electric.