Ethylene bao gồm 4 nguyên tử hydro và 2 nguyên tử carbon và 6 nguyên tử tạo thành một mặt phẳng. Hai nguyên tử carbon được lai hóa SP2 và ba quỹ đạo lai SP2 được hình thành ở cùng một mặt phẳng và các quỹ đạo P không liên quan đến việc lai tạo vuông góc với mặt phẳng. Các nguyên tử carbon được kết nối bởi các liên kết kép, bao gồm một liên kết σ và liên kết π, trong đó liên kết được hình thành bởi sự chồng chéo trục của các quỹ đạo lai SP2 và liên kết π được hình thành bởi sự chồng chéo bên của các quỹ đạo P.
Độ dài liên kết của liên kết kép carbon carbon trong phân tử ethylene là 1,33 × 10 -10 m và góc liên kết giữa hai nguyên tử carbon và bốn nguyên tử hydro là khoảng 120 độ. Năng lượng liên kết của liên kết đôi ethylene là 615kj/mol và độ dài liên kết được đo bằng thực nghiệm của liên kết đơn Ethane CC là 1,54 × 10 -10 m và năng lượng liên kết là 348kj/mol. Điều này cho thấy năng lượng liên kết của liên kết đôi C=c không gấp đôi năng lượng liên kết của liên kết đơn CC, mà hơi nhỏ hơn hai lần. Do đó, chỉ cần ít năng lượng hơn để phá vỡ một trong các liên kết trong liên kết kép. Điều này là do ethylene hoạt động và dễ dàng trải qua các phản ứng bổ sung.
