Moleküler geometri, bir merkezi atomu çevreleyen yalnız çiftler ve bağlı atomların sayısı verilen bir molekülün üç boyutlu şeklini tanımlayan bir terimdir. Elektron çifti geometrisinin belirlenmesinde yalnız çiftler - bağlanmamış elektron çiftleri - kullanılır ve bağlanmış elektron çiftleri üzerindeki itici etkilerinden dolayı molekül şeklinde düşünülmelidir. Elektronlar arasındaki bu itişme, bağlı atomlar ve merkezi atomu çevreleyen herhangi bir yalnız çift arasındaki açıyı etkileyen şeydir. Bu açılar, merkezi atoma bağlı atomların sayısı yerine, kovalent olarak bağlı moleküllerin moleküler geometrisini tanımlar. Elektron çifti geometrisi ile moleküler geometriyi karşılaştıran grafikler genellikle yalnız çiftlerin molekül şekli üzerindeki etkilerini göstermek için kullanılır, çünkü yalnız çiftleri olmayan moleküller aynı moleküler ve elektron çifti geometrisine sahip değildir.
Bir molekül şeklini tahmin ederken elektronların nasıl davrandığına dair basit bir teori kullanılır. Değerlik Kabuğu Elektron Çifti İtme Teorisi (VSEPR), bağlanmış ve yalnız değer çiftli elektron çiftlerinin kendilerini olabildiğince birbirlerinden uzakta konumlandıracağını belirtir. Bu teoriden yararlanılarak, basit moleküler bileşiklerin geometrik şekli doğru bir şekilde belirlenebilir. Genetik materyal ve proteinleri içeren kompleks organik moleküllerin şeklini tarif ederken, x-ışını kristalografisi gibi başka yöntemlere ihtiyaç vardır.
En basit molekül, kendisine bağlı iki ek atom bulunan bir merkezi atoma sahiptir. VSEPR teorisine göre, bağlanmış iki atom kendilerini birbirlerinden olabildiğince uzağa konumlandıracak ve doğrusal bir moleküler şekle neden olacaktır. Bağlar arasındaki açı 180 derecedir. Bir merkezi atomu çevreleyen üç atomu olan ve yalnız çiftleri olmayan kovalent olarak bağlanmış moleküller bir trigonal düzlemsel şekle sahiptir. Bu molekül, bağlı üç atom arasında 120 derecelik açılara sahiptir ve tek bir düzlemde düz durmaktadır.
Bağlanan her bir atomu olabildiğince uzağa konumlandırmak için, merkezi bir atomu çevreleyen ve yalnız çiftleri olmayan dört atomlu bir molekül bir tetrahedral şekle sahiptir. Her bir bağ açısı, iç kısımda merkez atomlu bir tetrahedron oluşturan 109.5 derecedir. Aynı şekilde, her bir merkez atomuna bağlı her bir atomla, bağlanan atomlar birbirlerinden uzaklaştıkça şekil değişir. Yalnız çiftlerin mevcudiyeti ile, yalnız çift aynı zamanda itme uyguladıkça atomun moleküler geometrisi değişir. Üç atomlu bir molekül ve bir merkezi atomu çevreleyen bir yalnız çift, piramitin tepesinde merkez atomu ve yalnız çift tarafından merkezi atomun altındaki bir pozisyona itilen üç bağlı atom ile birlikte bir trigonal piramidal şekline sahip olacaktır.
