碳酸根中的碳原子以sp2杂化轨道成键、离子中存在3个σ键，由C的3个sp2杂化轨道和三个O原子的2p轨道结合，离子为正三角形，而C中与分子平面垂直的另一个p轨道会与3个O原子中与分子平面垂直的p轨道结合成大π键，再加上所带的两个电荷，大π键中共有6个电子，从而形成π(6,4)键。碳酸根的离子半径小于次氯酸根，但是碳酸根可极化性也很强，能被极化。
碳酸根的化学式为CO3（离子CO32-），相对分子质量60。虽然含碳，但含碳酸根的物质却多是无机物。碳酸根是一种弱酸根，在水中很容易水解产生碳酸氢根离子和氢氧根离子，从而使水偏向碱性。
