SO 2 tiene un momento dipolar medido a 1.62 debye. Este momento ocurre debido a la distribución desigual de las cargas positivas y negativas entre el átomo de azufre y los dos átomos de oxígeno. En la molécula de dióxido de azufre en forma digonal.
El momento dipolar de una molécula, como el dióxido de azufre, está relacionado con la geometría de la molécula. El dióxido de azufre es una molécula doblada. El ángulo entre los enlaces para los átomos de oxígeno es de aproximadamente 119 grados, mientras que los enlaces que conectan el átomo de azufre con el átomo de oxígeno son aproximadamente 143.1 picómetros. SO 2 tiene una forma molecular diédrica. Tiene dos estructuras de resonancia.