Tinh thể ZnBr2 có cấu trúc tương tự như ZnI2: bốn tâm Zn tứ diện chia sẻ ba đỉnh để tạo thành "siêu tứ diện" có dạng {Zn4Br10}2−, được liên kết bởi các đỉnh của chúng để tạo thành cấu trúc ba chiều.[4] Đihydrat ZnBr2·2H2O cũng có cấu trúc thông thường và nên được mô tả là Zn(H2O)6Zn2Br6, trong đó ion Zn2Br62− có cầu brom liên kết hai nguyên tử kẽm. Một cấu trúc tương tự được tìm thấy ở dạng đime của nhôm bromua (Al2Br6).[5]

ZnBr2 ở dạng khí là tuyến tính phù hợp với lý thuyết VSEPR với độ dài liên kết Zn-Br là 221 pm.[6]