Oksoniumionet, H3O+, har form som en pyramide med tre like lange O-H-bindinger. Det inneholder like mange elektroner som ammoniakk-molekylet som har samme form.
Hydratet av saltsyre (H3OCl) består i fast form av oksoniumioner og kloridioner.
I vann danner oksoniumionet hydrogenbindinger til de nærmeste vannmolekylene. Hydrogenionet (H+, altså et proton) hopper derfor lett fra oksoniumionet langs hydrogenbindingen til ett av dem. Dermed blir det et oksoniumion og molekylet protonet forlot et vannmolekyl. Derfor diffunderer H+-ionene (protonene) mye fortere enn de andre ionene i vannet.