一般而言，鋅原子和氧原子作為離子鍵存在。由于其粗大的顆粒，每個顆粒中的氧和鋅原子的數(shù)量非常大，并且兩個原子的數(shù)量相同（就分子式ZnO而言為1：1）。但是對于納米級的氧化鋅，顆粒非常細，這大大增加了顆粒表面上未鍵合原子的數(shù)量。換句話說，納米氧化鋅不再被認為是具有無限多個理想晶面的理想晶體。在其表面上，將存在無序的晶間結(jié)構(gòu)和晶體缺陷。表面上這些不同原子的存在使其具有與其他物質(zhì)反應的強大能力，這就是我們通常所說的活性。

研究表明，在納米氧化鋅中，至少存在三種氧狀態(tài)，分別是晶格氧（位于顆粒內(nèi)部），表面吸附的氧和羥基氧（-OH），并且顆粒中的鋅含量為大于氧氣。數(shù)量而非1：1。這與普通氧化鋅完全不同。納米氧化鋅表面有氧空位，有許多懸空鍵，很容易與其他原子結(jié)合反應。這也是納米氧化鋅在橡膠和催化劑中用作活性劑的基本原理。

由于上述原因，納米氧化鋅和普通氧化鋅之間存在差異。結(jié)果，粒子中分子能和電子能的躍遷能級不同，因此顏色也不同。正常的氧化鋅是白色的，而納米氧化鋅是淡黃色的。