吡啶的結構與苯非常相似，近代物理方法測得，吡啶分子中的碳碳鍵長為139pm，介於C-N單鍵 （147pm）和C=N雙鍵（128pm）之間，而且其碳碳鍵與碳氮鍵的鍵長數值也相近，鍵角約為120°，這說明吡啶環上鍵的平均化程度較高，但沒有苯完全。

吡啶環上的碳原子和氮原子均以sp2雜化軌道相互重疊形成σ鍵，構成一個平面六元環。每個原子上有一個p軌道垂直於環平面，每個p軌道中有一個電子，這些p軌道側面重疊形成一個封閉的大π鍵，π電子數目為6，符合4n+2規則，與苯環類似。因此，吡啶具有一定的芳香性。氮原子上還有一個sp2雜化軌道沒有參與成鍵，被一對孤對電子所佔據，使吡啶具有鹼性。吡啶環上的氮原子的電負性較大，對環上電子雲密度分佈有很大影響，使π電子雲向氮原子上偏移，在氮原子周圍電子雲密度高，而環的其他部分電子雲密度降低，尤其是鄰、對位上降低顯著。所以吡啶的芳香性比苯差。

在吡啶分子中，氮原子的作用類似於硝基苯的硝基，使其鄰、對位上的電子雲密度比苯環降低，間位則與苯環相近，這樣，環上碳原子的電子雲密度遠遠少於苯，因此象吡啶這類芳雜環又被稱為“缺π”雜環。這類雜環表現在化學性質上是親電取代反應變難，親核取代反應變易，氧化反應變難，還原反應變易。