Dans H3O+, l’atome central est l’oxygène. L'oxygène possède six électrons de valence et dans H3O+, il forme trois liaisons covalentes avec les atomes d'hydrogène et porte une charge positive. L’hybridation de l’atome d’oxygène dans H3O+ peut être déterminée à l’aide de la théorie de la répulsion des paires d’électrons en couche de valence (VSEPR).

Selon la théorie VSEPR, les paires d’électrons autour d’un atome central s’organiseront de manière à minimiser la répulsion électron-électron. Dans H3O+, l’atome d’oxygène possède quatre paires d’électrons :trois paires de liaisons et une paire libre. Les trois paires de liaisons sont disposées selon une géométrie plane trigonale, tandis que la paire isolée occupe une position équatoriale.

L'hybridation de l'atome d'oxygène dans H3O+ est sp3. Cela signifie que l’atome d’oxygène utilise son orbitale s et trois orbitales p pour former quatre orbitales hybrides équivalentes. Les orbitales hybrides sont ensuite utilisées pour former les trois liaisons covalentes avec les atomes d'hydrogène. La paire isolée d’électrons occupe l’une des orbitales hybrides sp3, qui est orientée à l’opposé des paires de liaison.

L’hybridation sp3 de l’atome d’oxygène dans H3O+ aboutit à une géométrie de paire d’électrons tétraédrique. L'angle de liaison entre les liaisons O-H est de 109,5 degrés.