Hay ocasiones en que conocer el tipo y las proporciones en que se encuentran los átomos en las sustancias no es suficiente para explicar, por ejemplo, alguna de sus propiedades. En estos casos es necesario indicar con dibujos cómo se acomodan en el espacio los átomos o iones que forman las sustancias.
La estructura de una sustancia, a diferencia de su fórmula, no sólo describe los átomos que la constituyen, sino cómo se unen entre sí, cómo están dispuestos en el espacio e incluso qué tan fácilmente pueden reaccionar.
Hay diferentes formas de representar la estructura de una misma sustancia, algunas sólo indican qué átomos están unidos; otras más complejas indican también su posición en el espacio tridimensional y las más sofisticadas consideran incluso la distribución de los electrones alrededor de los núcleos. En la figura de la izquierda se muestran las representaciones estructurales para el benceno.
Y en esta figura se muestran diferentes representaciones para el caso del agua.