氧化鋅晶體有三種結構：六邊纖鋅礦結構、立方閃鋅礦結構，以及比較罕見的氯化鈉式八面體結構。纖鋅礦結構  在三者中穩(wěn)定性最高，因而最常見。立方閃鋅礦結構可由逐漸在表面生成氧化鋅的方式獲得。在兩種晶體中，每個鋅或氧原子都與相鄰原子組成以其為中心的正四面體結構。八面體結構則只曾在100億帕斯卡的高壓條件下被觀察到。纖鋅礦結構、閃鋅礦結構有中心對稱性，但都沒有軸對稱性。晶體的對稱性質使得纖鋅礦結構具有壓電效應和焦熱點效應，閃鋅礦結構具有壓電效應。纖鋅礦結構的點群為6mm（國際符號表示），空間群是P63mc。晶格常量中，a=3.25埃，c=5.2埃；c/a比率約為1.60，接近1.633的理想六邊形比例。在半導體材料中，鋅、氧多以離子鍵結合，是其壓電性高的原因之一。