Il triossido di zolfo ha una geometria di elettroni planari trigonali, secondo David Roth di Tutoring & Aiuto per i compiti. SO3 ha un atomo di zolfo centrale e tre ossigeni circostanti, con un totale di 24 elettroni di valenza. Due ossigeni formano singoli legami con lo zolfo, mentre uno forma un doppio legame.
L'atomo di zolfo centrale di SO3 ha uno stato di ossidazione di +6 e una carica formale di +2. In un composto SO3, tre atomi di ossigeno sono posizionati agli angoli di un triangolo, tutto in un piano tridimensionale. Gli angoli di legame tra tutti gli ossigeni sono di 120 gradi. SO3 è centrosemetric e non ha dipolo elettrico.