一氧化氮为双原子分子，分子构型为直线形。一氧化氮中，氮与氧之间形成一个σ键、一个2电子π键与一个3电子π键。氮氧之间键级为2.5，氮与氧各有一对孤对电子。有11个价电子，是奇电子分子，具有顺磁性。反键轨道上(π2p*)1易失去生成亚硝酰阳离子NO 。
