Ifølge VSEPR teori vil elektronparrene omkring et centralt atom arrangere sig selv på en måde, der minimerer elektron-elektron frastødning. I H3O+ har oxygenatomet fire elektronpar:tre bindingspar og et ensomt par. De tre bindingspar er arrangeret i en trigonal plan geometri, mens det enlige par indtager en ækvatorial position.
Hybridiseringen af oxygenatomet i H3O+ er sp3. Det betyder, at oxygenatomet bruger en s orbitaler og tre p orbitaler til at danne fire ækvivalente hybridorbitaler. Hybridorbitalerne bruges derefter til at danne de tre kovalente bindinger med hydrogenatomer. Det enlige elektronpar optager en af sp3 hybridorbitalerne, som er orienteret væk fra bindingsparrene.
Sp3-hybridiseringen af oxygenatomet i H3O+ resulterer i en tetraedrisk elektronpargeometri. Bindingsvinklen mellem O-H-bindingerne er 109,5 grader.