Orbitalom walencyjnym atomu centralnego można przypisać hybrydyzację sp3. Cząsteczka ma kształt piramidy trygonalnej. Moment dipolowy cząsteczki jest różny od zera.
Atomem centralnym w cząsteczce SOCl2 jest siarka, ponieważ ma większy promień atomowy niż tlen i chlor. Siarka tworzy trzy wiązania (z tlenem i dwoma atomami chloru) oraz posiada jedną wolną parę elektronową, co daje łącznie cztery pary elektronowe wokół atomu centralnego, dlatego przypisuje się jej hybrydyzację sp3.
Ze względu na obecność trzech par wiążących i jednej wolnej pary elektronowej cząsteczka przyjmuje kształt piramidy trygonalnej.
Ponieważ wiązania S–O i S–Cl są spolaryzowane, a cząsteczka nie jest symetryczna (ze względu na wolną parę elektronową), wektory momentów dipolowych nie znoszą się, dlatego moment dipolowy cząsteczki jest różny od zera.