N2O₄ tem uma ligação covalente. As ligações covalentes são formadas quando dois átomos compartilham elétrons para completar sua camada eletrônica mais externa. No caso do N2O₄, cada átomo de nitrogênio compartilha dois elétrons com cada um dos dois átomos de oxigênio. Isso cria uma molécula estável na qual todos os átomos têm uma camada eletrônica mais externa completa.

Em contraste, as ligações iônicas são formadas quando um átomo doa elétrons para outro átomo. Isso cria dois íons com cargas opostas que são atraídos um pelo outro. As ligações iônicas são normalmente encontradas em compostos entre um metal e um não metal. Por exemplo, o cloreto de sódio (NaCl) é um composto iônico porque o átomo de sódio doa um elétron ao átomo de cloro, criando íons sódio e cloreto.