铌的是扭曲的八面体型分子。 其中的 Nb–O 键和 Nb–Cl 键是不一样的。这种结构可以描述为通过O–Nb–O键桥接的平面型NbCl。这样，该化合物最好描述为由两个链组成的聚合物。 在高于320℃的气相三氯氧化铌中，拉曼光谱证明它的结构是含有铌-氧双键的四面体型分子，与人们猜想的一样。
制备.三氯氧化铌是由五氯化铌和氧气化合而成：该反应在约200℃下进行。 NbOCl在五氧化二铌与各种氯化剂如四氯化碳和亚硫酰氯的反应中也形成了主要的产物。