Bentseenirenkaan hiiliatomien väliset sidokset ovat yhtä pitkiä (1,39Å). Aromaattinen sidos on pidempi kuin normaali kaksoissidos (1,34Å) mutta lyhempi kuin alkaanien yksinkertainen C-C sidos. Tämä viittaa siihen, että bentseenin rakenteen täytyy olla huomattavan erilainen kuin alkeeneilla yleensä.

Bentseenin rakenne on resonanssirakenne, jossa renkaan vuorottelevat yksinkertaiset ja kaksinkertaiset sidokset ovat konjugoituneet eli kaikki sidokset ovat samanarvoisia.

Hiiliatomien välinen sidoskulma on 120°. sp²-Hybridisaation takia bentseenillä on kuusi p-orbitaalia, jotka ovat kohtisuorassa sp²-hybridisoituneita s-sidoksia vastaan. p-Orbitaalien elektronit yhtyvät p-elektroneiksi ja levittäytyvät tasaisesti kuusirenkaan kummallekin puolelle muodostaen p-elektronipilvet. Kuuden p-elektronin muodostamaa pilveä voidaan kuvata kuusirenkaan sisään piirretyllä ympyrällä.