Về cấu trúc hóa học, axit arachidonic là một axit cacboxylic có chuỗi 20 cacbon và bốn liên kết đôi cis; liên kết đôi đầu tiên nằm ở nguyên tử carbon thứ sáu tính từ đầu omega.

Một số nguồn hóa học định nghĩa 'axit arachidonic' để chỉ một axit eicosatetraenoic bất kỳ. Tuy nhiên, hầu như tất cả các tác phẩm về sinh học, y học và dinh dưỡng đều giới hạn thuật ngữ này cho tất cả axit cis -5,8,11,14-eicosatetraenoic.