O dióxido de nitrogênio (NO2) é uma molécula covalente. Isso significa que os átomos do NO2 são mantidos juntos pelo compartilhamento de elétrons, e não por ligações iônicas. Em uma ligação iônica, um átomo transfere elétrons para outro átomo, criando um íon positivo e um negativo. Numa ligação covalente, os átomos compartilham elétrons, criando uma molécula estável.

No NO2, o átomo de nitrogênio compartilha três elétrons com cada um dos dois átomos de oxigênio. Isso cria uma ligação dupla entre o nitrogênio e cada átomo de oxigênio. As ligações duplas são o que mantêm a molécula de NO2 unida.