Hvidt fosfor har et voksagtigt, gennemskinnet udseende og er meget reaktivt. Den har en forvrænget tetraedrisk struktur, der består af fire fosforatomer, der danner en pyramide med et atom øverst og tre ved bunden. Hvert fosforatom er kovalent bundet til de tre andre, hvilket resulterer i et P4-molekyle.
Rødt fosfor har på den anden side en rødbrun farve og er meget mindre reaktiv sammenlignet med hvidt fosfor. Det har en amorf struktur, hvilket betyder, at det mangler et veldefineret, regelmæssigt arrangement af atomer. Den molekylære struktur af rødt fosfor er kompleks og kan variere afhængigt af de forhold, hvorunder det er dannet. Det består generelt af indbyrdes forbundne kæder eller lag af phosphoratomer med varierende grader af uorden og variable P-P-bindingslængder.
Sammenfattende har hvidt fosfor en forvrænget tetraedrisk struktur (P4-molekyle), mens rødt fosfor har en amorf struktur med variable og komplekse molekylære arrangementer.