Strukturne značilnosti kalijevega nitrata (KNO₃) se odražajo predvsem v njegovi kristalni strukturi, kemičnih vezeh in ionski sestavi.
Kristalna struktura: Pri sobni temperaturi kalijev nitrat tvori brezbarvne, prozorne ortorombične ali rombične kristale in včasih obstaja kot bela zrnca ali kristalni prah. Njegova kristalna struktura spada v ortorombični kristalni sistem, sestavljen iz kalijevih ionov (K⁺) in nitratnih ionov (NO₃⁻), razporejenih v razmerju 1:1.
Ionska sestava: kot tipično ionsko spojino kalijev nitrat tvorijo pozitivno nabiti kalijevi ioni (K⁺) in negativno nabiti nitratni ioni (NO₃⁻), ki so povezani z elektrostatičnimi interakcijami (ionske vezi). V trdnem stanju so ti ioni fiksirani v kristalni mreži; ko se raztopijo v vodi, popolnoma disociirajo na prosto gibljive ione K⁺ in NO3⁻. Struktura nitratnega iona: Znotraj nitratnega iona (NO₃⁻) je atom dušika kovalentno vezan na tri atome kisika in tvori ravno trikotno strukturo. Na to strukturo lahko gledamo kot na osrednji atom dušika, ki tvori vezi σ s tremi atomi kisika, skupaj z delokalizirano vezjo π (velika vez π), kar zagotavlja, da so dolžine vezi in energije vezi treh vezi N-O popolnoma enake in kažejo visoko simetrijo.
Korelacija med fizikalnimi lastnostmi: njegova kristalna struktura določa nekatere fizikalne lastnosti, kot je lahka topnost v vodi (molekule vode učinkovito motijo ionsko mrežo, proces raztapljanja pa je endotermičen, kar vodi do znižanja temperature raztopine), netopnost v brezvodnem etanolu in dietil etru (nepolarna topila ne morejo učinkovito raztopiti iona) in rahlo raztapljanje (površina kristala lahko šibko adsorbira molekule vode iz zraka).
Poleg tega kalijev nitrat ne vsebuje kristalizacijske vode, zaradi česar je brezvodna sol. Nitratni ion v njegovi strukturi mu daje močne oksidacijske lastnosti, kar je kemična osnova za njegovo uporabo pri izdelavi smodnika, ognjemetov in drugih aplikacij.
