Etilēns sastāv no 4 ūdeņraža atomiem un 2 oglekļa atomiem, un 6 atomi veido plakni. Divi oglekļa atomi tiek hibridizēti SP2, un trīs SP2 hibrīdu orbitāles atrodas vienā plaknē, un p orbitāli, kas nav iesaistīti hibridizācijā, ir perpendikulāri plaknei. Oglekļa atomus savieno ar dubultām saitēm, kas sastāv no σ saites un π saites, kur σ saiti veido SP2 hibrīda orbitāļu aksiālā pārklāšanās un π saite veidojas ar P orbitāļu sānu pārklāšanos.
Oglekļa-oglekļa divkāršās saites saites garums etilēna molekulā ir 1,33 × 10 -10 m, un saites leņķis starp diviem oglekļa atomiem un četriem ūdeņraža atomiem ir aptuveni 120 grādu. Etilēna divkāršās saites saites enerģija ir 615kj\/mol, un etāna CC vienas saites eksperimentāli izmērītais saites garums ir 1,54 × 10 -10 m, un saites enerģija ir 348kj\/mol. Tas parāda, ka C=C divkāršās saites saites enerģija nav divreiz lielāka par CC vienas saites saites enerģiju, bet nedaudz mazāk par divreiz. Tāpēc ir nepieciešams tikai mazāk enerģijas, lai sadalītu vienu no obligācijām dubultā saitē. Tas notiek tāpēc, ka etilēns ir aktīvs un viegli iziet papildināšanas reakcijas.
