，分子中的二面角较大，接近于90°，与价层电子对互斥理论预测的结构相符。O−O键长只比氧气中O=O的键长120.9pm大不到1pm，被认为存在O-O三键，而且由于F孤对电子与O-O的π轨道相互作用的缘故，O-F键键能较低。类似的作用存在于F-F键能较低的氟气分子中。
反应.二氟化二氧的反应主要基于它的强氧化性及不稳定性。所有关于它的反应必须在−100°C左右进行，否则二氟化二氧会分解。它与BF和PF反应都会生成相应的二氧基正离子的盐：与铀和钚的氧化物反应则生成相应的六氟化物