Teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) este folosită pentru a prezice unghiurile de legătură și pozițiile spațiale ale atomilor de carbon și hidrogen din etilenă și pentru a determina ordinea legăturilor atomilor de carbon (numărul de legături formate între ei). Fiecare atom de carbon are aranjamentul general AX3, unde A este atomul central înconjurat de alți trei atomi (indicați prin X); compușii de această formă adoptă o geometrie plană trigonală, formând unghiuri de legătură de 120 de grade. Pentru ca orbitalii p nehibridizați să reușească să se suprapună cu succes, CH2 trebuie să fie coplanari: prin urmare, C2H4 este o moleculă plană și fiecare unghi de legătură este de aproximativ 120 de grade. Diagrama de mai jos prezintă lungimile legăturilor și unghiurile de legătură hidrogen-carbon-carbon ale etenei:

Potrivit teoriei legăturii de valență, doi atomi formează o legătură covalentă prin suprapunerea orbitalilor atomici de valență individuali pe jumătate plini, fiecare conținând câte un electron nepereche. În etenă, fiecare atom de hidrogen are un electron neperecheat și fiecare carbon este hibridizat sp2 cu câte un electron pe fiecare orbital sp2. Al patrulea electron se află în orbitalul p care va forma legătura pi. Ordinea legăturii pentru etenă este pur și simplu numărul de legături dintre fiecare atom: legătura carbon-carbon are o ordine de legătură de doi, iar fiecare legătură carbon-hidrogen are o ordine de legătură de unu.

.