Řeší to teorie hybridizace - metoda VSEPR. Valenční sféra kyslíku hybridizuje. Všechny čtyři valenční orbitaly se stanou energeticky i tvarově rovnocennými a nabudou tvar silně nesymetrických osmiček. Dva z těchto orbitalů budou obsazeny volnými elektronovými páry. Jejich větší odpudivá síla stlačí vazby s vodíky poněkud k sobě. Pokud nebylo tohoto odpuzování, směřovaly by laloky všech čtyř orbitalů do vrcholů tetraedru a svíraly by úhel 109,5°. Odpudivá síla volných stlačí laloky vazeb poněkud k sobě, úhel vazeb H-O-H bude 104,5°. Hlavní laloky všech čtyř orbitalů směřují do vrcholů poněkud deformovaného tetraedru. Hybridizace je typu sp3 - hybridizovány jsou všechny čtyři orbitaly.
