N2O分子构型N-N-O。左边的N有一对孤对电子，右边的O有一对孤对电子。上下各形成一个PAI 4 3的大PAI键。一氧化二 氮分子为直线形分子，极性分子。N2O的分子是直线形的（N-N-O），N,O原子采取sp杂化，生成两个σ键，两个三中心四电子π键，N的氧化数为+1。

一氧化二氮的分子是直线型结构。其中一个氮原子与另一个氮原子相连，而第二个氮原子又与氧原子相连。它可以被认为是 和 的共振杂化体。 注意不要将一氧化二氮和其他的氮氧化物混淆，比如二氧化氮NO₂和一氧化氮NO。

 将一氧化二氮与沸腾汽化的碱金属反应可以生成一系列的亚硝酸盐，在高温下，一氧化二氮也可以氧化有机物。