Die VSEPR-Theorie (Valence Shell Electron Pair Repulsion) wird verwendet, um die Bindungswinkel und räumlichen Positionen der Kohlenstoff- und Wasserstoffatome von Ethen vorherzusagen und die Bindungsordnung der Kohlenstoffatome (die Anzahl der zwischen ihnen gebildeten Bindungen) zu bestimmen. Jedes Kohlenstoffatom hat die allgemeine Anordnung AX3, wobei A das Zentralatom ist, das von drei anderen Atomen (bezeichnet mit X) umgeben ist; Verbindungen dieser Form nehmen eine trigonale planare Geometrie an und bilden 120 Grad Bindungswinkel. Damit sich die unhybridisierten p-Orbitale erfolgreich überlappen können, muss das CH2 koplanar sein: C2H4 ist also ein planares Molekül und jeder Bindungswinkel beträgt etwa 120 Grad. Das folgende Diagramm zeigt die Bindungslängen und Wasserstoff-Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungswinkel von Ethen:

Nach der Theorie der Valenzbindung bilden zwei Atome eine kovalente Bindung durch die Überlappung einzelner halbgefüllter Valenz-Atomorbitale, die jeweils ein ungepaartes Elektron enthalten. In Ethen hat jedes Wasserstoffatom ein ungepaartes Elektron und jeder Kohlenstoff ist sp2-hybridisiert mit einem Elektron pro sp2-Orbital. Das vierte Elektron befindet sich im p-Orbital, das die pi-Bindung bildet. Die Bindungsordnung für Ethen ist einfach die Anzahl der Bindungen zwischen den einzelnen Atomen: Die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung hat eine Bindungsordnung von zwei, und jede Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung hat eine Bindungsordnung von eins.