Secondo la teoria VSEPR, le coppie di elettroni attorno a un atomo centrale si disporranno in modo da ridurre al minimo la repulsione elettrone-elettrone. In H3O+, l'atomo di ossigeno ha quattro coppie di elettroni:tre coppie di legame e una coppia solitaria. Le tre coppie di legame sono disposte secondo una geometria planare trigonale, mentre la coppia solitaria occupa una posizione equatoriale.
L'ibridazione dell'atomo di ossigeno in H3O+ è sp3. Ciò significa che l'atomo di ossigeno utilizza l'orbitale s e tre orbitali p per formare quattro orbitali ibridi equivalenti. Gli orbitali ibridi vengono quindi utilizzati per formare i tre legami covalenti con gli atomi di idrogeno. La coppia solitaria di elettroni occupa uno degli orbitali ibridi sp3, che è orientato lontano dalle coppie di legame.
L'ibridazione sp3 dell'atomo di ossigeno in H3O+ dà come risultato una geometria della coppia di elettroni tetraedrica. L'angolo di legame tra i legami OH è 109,5 gradi.
