Molekulinė geometrija yra terminas, apibūdinantis molekulės trimatę formą, atsižvelgiant į vienišų porų ir sujungtų atomų, supančių centrinį atomą, skaičių. Nustatant elektronų porų geometriją naudojamos bet kokios pavienės poros – nesusijusios elektronų poros, todėl turi būti atsižvelgiama į molekulės formą, nes jos atstumia susietas elektronų poras. Šis atstūmimas tarp elektronų yra tai, kas daro įtaką kampams tarp sujungtų atomų ir bet kokių pavienių porų, supančių centrinį atomą. Šie kampai, o ne atomų, prijungtų prie centrinio atomo, skaičius, apibrėžia kovalentiškai sujungtų molekulių molekulinę geometriją. Elektronų porų geometrijos ir molekulinės geometrijos palyginimo diagramos dažniausiai naudojamos norint parodyti pavienių porų poveikį molekulės formai, nes molekulės, kuriose nėra vienišų porų, turi tą pačią molekulinę ir elektronų porų geometriją.
Numatant molekulės formą, naudojama paprasta teorija, kaip elgiasi elektronai. Valentinės apvalkalo elektronų poros atstūmimo (VSEPR) teorija teigia, kad surištos ir pavienės valentinių elektronų poros išsidėstys kuo toliau viena nuo kitos. Naudojant šią teoriją, galima tiksliai nustatyti paprastų molekulinių junginių geometrinę formą. Kiti metodai, tokie kaip rentgeno kristalografija, reikalingi aprašant sudėtingų organinių molekulių, įskaitant genetinę medžiagą ir baltymus, formą.
Paprasčiausia molekulė turi vieną centrinį atomą su dviem papildomais atomais, prijungtais prie jo. Remiantis VSEPR teorija, du susieti atomai išsidės kuo toliau vienas nuo kito, todėl susidarys linijinė molekulinė forma. Kampai tarp jungčių yra 180 laipsnių. Kovalentiškai sujungtos molekulės su trimis atomais, supančiais centrinį atomą ir neturinčios pavienių porų, turi trikampę plokštumą. Ši molekulė turi 120 laipsnių kampus tarp trijų prijungtų atomų ir yra vienoje plokštumoje.
Kad kiekvienas sujungtas atomas būtų kuo toliau vienas nuo kito, molekulė su keturiais atomais, supančiais centrinį atomą ir be pavienių porų, turi tetraedrinę formą. Kiekvienas jungties kampas yra 109.5 laipsnio, sudarydamas tetraedrą su centriniu atomu viduje. Tuo pačiu būdu, kai kiekvienas papildomas atomas yra prijungtas prie centrinio atomo, forma keičiasi, kai susieti atomai tolsta vienas nuo kito. Esant vienišoms poroms, pasikeičia atomo molekulinė geometrija, nes vieniša pora taip pat atstumia. Molekulė su trimis atomais ir viena pora, supančia centrinį atomą, turės trikampę piramidės formą, o centrinis atomas bus piramidės viršuje, o trys prijungti atomai bus nustumti vienišos poros į padėtį žemiau centrinio atomo.