Het structurele kernkenmerk van aromatische koolwaterstoffen is dat ze een cyclisch geconjugeerd vlak systeem bezitten dat voldoet aan de regel van Hückel. Concreet kan dit als volgt worden samengevat:
Algemene skeletkenmerken: Ze bevatten een gesloten cyclisch geconjugeerd systeem. In grote lijnen worden ze onderverdeeld in op benzeen-gebaseerde aromatische koolwaterstoffen (die een benzeenringstructuur bevatten) en niet-benzeenaromatische koolwaterstoffen (die geen benzeenring bevatten maar wel aan de aromatische voorwaarde voldoen). De kernstructuur vereist dat alle ring-vormende atomen in wezen coplanair zijn.
Koolstofatoomhybridisatie: Elk koolstofatoom in de ring is sp²-gehybridiseerd (een paar speciale aromatische structuren zijn sp²-gehybridiseerd). Elk koolstofatoom behoudt één ongehybridiseerde p-orbitaal. Deze p-orbitalen overlappen elkaar en vormen gedelokaliseerde geconjugeerde grote π-bindingen.
Elektronenregel (regel van Hückel): Het totale aantal gedelokaliseerde π-elektronen moet voldoen aan de 4n+2-regel (n is een niet-negatief geheel getal). In een benzeenmolecuul, n=1, zijn er bijvoorbeeld 6 π-elektronen, wat volledig aan de regelvereisten voldoet. Dit is de kernvoorwaarde voor een stabiele aromatische structuur.
De typische structuur van benzeen is als volgt: het benzeenmolecuul is een vlakke, regelmatige zeshoek, waarbij zes koolstofatomen een regelmatig zeshoekig raamwerk vormen. Alle koolstof-koolstofbindingen hebben volledig gelijke bindingslengtes (ongeveer 140 pm), die tussen koolstof-koolstof enkele en dubbele bindingen ligt. Er is geen afwisselende enkele en dubbele bindingsstructuur. Alle bindingshoeken zijn 120 graden en de symmetrie is extreem hoog.