Ion sulfat adalah struktur tetrahedral yang terdiri dari satu atom belerang dan empat atom oksigen yang terikat secara kovalen. Atom belerang terletak di pusat tetrahedron, sedangkan empat atom oksigen terletak di empat simpulnya. Sudut ikatan satu ikatan oksigen-sulfur-oksigen adalah 109 derajat 28', dan panjang ikatan ikatan oksigen-sulfur lainnya adalah 1,44 angstrom. Ion sulfat memperoleh dua elektron untuk membentuk struktur yang stabil, oleh karena itu ia bermuatan negatif dan mudah bergabung dengan ion logam atau ion amonium untuk membentuk ikatan ionik, sehingga menstabilkan dirinya sendiri.