La structure de l'iodure de tétra-n-butylammonium se compose d'un cation tétra-n-butylammonium chargé positivement (TBA+) et d'un anion iodure chargé négativement (I-). Le cation tétra-n-butylammonium possède quatre groupes n-butyle attachés à un atome d'azote central, lui conférant un caractère volumineux et hydrophobe. L'anion iodure est un anion sphérique relativement gros avec une polarisabilité élevée. À l'état solide, l'iodure de tétra-n-butylammonium existe sous forme de sel cristallin, où les ions TBA+ et I- sont disposés dans une structure de réseau régulière. En solution, le sel se dissocie en ses ions constitutifs, qui peuvent se déplacer librement et interagir avec les autres espèces présentes.