Сулфатният йон е тетраедрична структура, състояща се от един серен атом и четири кислородни атома, ковалентно свързани заедно. Серният атом е разположен в центъра на тетраедъра, докато четирите кислородни атома са разположени в четирите му върха. Ъгълът на свързване на една кислород-сяра-кислородна връзка е 109 градуса 28', а дължината на връзката на друга кислород-сярна връзка е 1,44 ангстрьома. Сулфатният йон получава два електрона, за да образува стабилна структура, следователно е отрицателно зареден и лесно се комбинира с метални йони или амониеви йони, за да образува йонни връзки, като по този начин се стабилизира.