Le pentoxyde de disulfure est un composé moléculaire, ce qui signifie qu'il est composé de molécules liées ensemble par des liaisons covalentes. Dans le pentoxyde de disulfure, chaque atome de soufre est lié à trois atomes d'oxygène par des doubles liaisons. Les deux atomes de soufre sont également liés entre eux par une double liaison. La formule moléculaire du pentoxyde de disulfure est S2O5.