SO 2 ha un momento di dipolo misurato a 1,62 deby. Questo momento si verifica a causa della distribuzione irregolare di cariche positive e negative tra l'atomo di zolfo e i due atomi di ossigeno nella molecola di anidride solforosa a forma digonale.
Il momento di dipolo di una molecola, come il biossido di zolfo, è correlato alla geometria della molecola. Il biossido di zolfo è una molecola piegata. L'angolo tra i legami per gli atomi di ossigeno è di circa 119 gradi, mentre i legami che collegano l'atomo di zolfo con l'atomo di ossigeno sono circa 143,1 picometri. SO 2 ha una forma molecolare diedrale. Ha due strutture di risonanza.