二氧化氯分子中氯原子和氧原子都是SP2杂化,氯原子一SP2（含有一对孤对电子）和氧原子一个空的SP2轨道形成一个σ单键,另外三个原子各有一个没有参加杂化的P轨道形成一个3中心5电子的离域大π键,因此二氧化氯分子是夹角略小于120度的折线型的构型.