Sphalerit kết tinh theo hệ lập phương. Trong cấu trúc tinh thể, các nguyên tử kẽm và sulfua chiếm các đỉnh của tứ diện. Cấu trúc này gần giống với cấu trúc của kim cương. Cấu trúc tương tự kết tinh theo hệ tinh thể sáu phương là cấu trúc của wurtzit. Hằng số mạng của kẽm sulfua trong cấu trúc tinh thể zincblend là 0,596 nm, được tính dựa theo dạng hình học và bán kính ion kẽm là 0,074 nm và lưu huỳnh là 0,184 nm. Nó tạo thành các lớp dạng ABCABC.