NO2 kutupsal bir moleküldür. Molekülün geometrisi, bağlanmayan bir elektron çifti nedeniyle bükülmüştür. Eğilmiş geometri kutuplamaya neden olur.
Polarite, elektronegatiflikteki bir farktan kaynaklanır. Oksijen azottan daha elektronegatiftir ve elektronları bağlardan daha fazla çeker. Düzensiz dağılmışlar. Bu nedenle, bir N-O bağı oksijen negatif ve azot pozitif ile kutupsaldır.
Eğer NO2 molekülü doğrusal olsaydı, kutupsal bağlar birbirine zıt olur ve molekül kutupsal olmazdı. Bunun yerine, bağlanmayan bir çift elektron azot üzerindedir. Elektron çifti bağları iter ve molekülü bükülmüş bir geometriye dönüştürür. Kutupsal bağlar molekülü kutuplandırarak birbirlerini olumsuzlamaz.
