碳酸的分子结构含有碳氧双键，且碳原子同时连接两个羟基。
碳碳双键是指由碳的一个2S亚层和两个2P亚层杂化为三个杂化轨道。这三个杂化轨道分布在同一平面上。键能大于单键。
羟基，又称氢氧基，是一种常见的极性基团。羟基主要有醇羟基，酚羟基等。是由一个氢原子和一个氧原子组成的一价原子团。
碳酸是一种二元弱酸，电离常数都很小。但也有认为其为中强酸，因为根据无机酸酸性强弱判断式可判断其酸性与磷酸相似。
