路易斯结构是表示分子或多原子离子中价电子排布的图式。化学符号表示原子，点表示电子，线通常表示形成共价键的共用电子对。必要时，图中也标出非键合电子和形式电荷。这种表示法描述的是原子间的连接关系和电子的计数分配，而非电子完整的三维分布。(goldbook.iupac.org)
历史基础与表示方法
这种方法以吉尔伯特·N·路易斯命名。他于1916年4月发表论文《原子与分子》，提出了以共用电子对描述化学键的理论。这一框架早于现代量子力学对成键的解释。(pubs.acs.org)
单键用原子之间的一条线或一对点表示。双键和三键分别包含两对和三对共用电子。孤电子对由归属于某一个原子的两个价电子组成，不参与成键共享。未成对电子用单个点表示。分配给各原子的电荷写在其符号旁；离子的结构通常用方括号括起，并在括号外标明总电荷。(goldbook.iupac.org)
孤立原子的路易斯符号将价电子标在元素符号周围。对于许多主族元素，价电子数与其在元素周期表中的族别相对应。由于这种表示法着重于参与成键的电子，内层电子通常省略不写。(openstax.org)
绘制结构
典型的绘制步骤首先是将所有组成原子的价电子数相加。每带一个单位的负电荷，就增加一个电子；每带一个单位的正电荷，就减去一个电子。随后用单键连接各原子。氢位于末端；在其他原子中，电负性较低的原子通常更适合处于中心位置，不过有时仍需根据实验确定连接关系。剩余电子先用于填满末端原子的电子层，再分配到中心原子上。必要时，可将孤电子对转化为额外的成键电子对。最终图式中的电子总数必须与最初计算的总数一致。(openstax.org)
八隅体规则可指导许多结构的绘制：将成键电子和非键合电子一并计入时，碳、氮、氧等原子周围通常有八个电子。氢的电子层则容纳两个电子。这些规律很有用，但并非普遍适用的要求。(openstax.org)
在水（H₂O）中，八个价电子形成两个 O–H 键，并在氧原子上留下两对孤电子对。在氨（NH₃）中，形成三个 N–H 键后，氮原子上还剩一对孤电子对。二氧化碳（CO₂）有十六个价电子，通常画成 O=C=O，每个氧原子上各有两对孤电子对。这些例子都符合相应的二电子或八电子结构规律。(openstax.org)
形式电荷
形式电荷反映按以下方式分配电子后得到的电荷：将每个非键合电子归属于其所在原子，并将成键电子平均分配给相连的两个原子：
其中， 为中性原子的价电子数， 为该原子的非键合电子数， 为该原子的成键电子数。中性分子中各原子的形式电荷之和为零；离子中各原子的形式电荷之和则等于离子的总电荷。(openstax.org)
在其他方面都合理的结构中，通常优先选择形式电荷绝对值较小、负电荷位于电负性较强原子上的结构。形式电荷是一种电子计数与分配的量，并不是对局部电荷的测量值。它不同于氧化态；氧化态按离子近似来分配成键电子，而不是将电子平均分配。(openstax.org)
共振
有时，多个有效图式具有相同的原子连接关系，却有不同的电子排布。这些图式是共振（化学）的贡献结构，通常用双向箭头 ↔ 连接。它们并非快速相互转化的不同分子；实际电子结构由共振杂化体表示。(openstax.org)
对于臭氧 O₃，两个等价的贡献结构分别将双键置于中心氧原子的两侧。实际的两个 O–O 键彼此等价，其性质介于普通单键与双键之间。因此，单个路易斯图式中的整数键级并不总能直接描述观测到的成键情况。(openstax.org)
八隅体规则的例外
具有奇数个电子的化学物种，即自由基，无法使每个原子都达到闭壳层的八电子结构；一氧化氮 NO 就是一个例子。缺电子结构包括 BeH₂ 和 BF₃，在常规表示中，它们的中心原子周围分别只有四个和六个电子。扩展价层的图式，如 PF₅ 和 SF₆，则在第三周期或更后周期的中心原子周围安排超过八个电子。这些类别说明，仅靠八电子计数无法确定所有结构。(moodle.cooper.edu)
几何构型与局限性
路易斯结构提供成键和孤电子对的信息，供价层电子对互斥理论预测分子形状。电子域几何构型将孤电子对纳入考虑，而分子几何构型描述的是原子的位置。水呈折线形，氨呈三角锥形，二氧化碳呈直线形。分子形状与化学键的极性共同决定各键的偶极矩是否相互抵消。(openstax.org)
这种表示法不能计算电子能量、详细的电子分布或磁性。常规的 O=O 图式将所有电子都画成成对状态，但基态氧分子实际上有两个未成对电子，并表现出顺磁性。以量子力学为基础的分子轨道理论利用延伸到整个分子的轨道，而非仅用局域成键电子对，来解释这种行为。(openstax.org)