Có hai cách thông dụng để tính toán trạng thái ôxy hóa của nguyên tử của một nguyên tố. Cách thứ nhất là cách tính đại số như trên; cách này áp dụng đối với các hợp chất hóa học đơn giản không cần cấu trúc Lewis. Cách thứ hai được dùng đối với phân tử có cấu trúc Lewis.

Nên nhớ rằng trạng thái ôxy hóa của nguyên tử của nguyên tố không đại diện cho điện tích "thực" của nguyên tử đó: điều này đặc biệt đúng đối với các trạng thái ôxy hóa cao khi lượng năng lượng ion hóa cần thiết để tạo ra một ion dương lớn hơn rất nhiều so với năng lượng có trong phản ứng hoá học. Dù việc gán electron cho các nguyên tử nhằm tính toán trạng thái ôxy hóa thực chất chỉ mang tính hình thức nhưng việc làm này lại có ích nếu muốn hiểu được nhiều phản ứng hóa học.

Cấu trúc Lewis

Nếu một phân tử có cấu trúc Lewis thì có thể gán trạng thái ôxy hóa bằng cách tính mức chênh lệch giữa số electron hóa trị của nguyên tử trung hòa về điện với số electron "thuộc" về nguyên tử đó xét trong cấu trúc Lewis. Nhằm mục đích tính toán trạng thái ôxy hóa, số electron liên kết giữa các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau được xếp thuộc về nguyên tử có khả năng hút electron mạnh hơn; trong khi đó, số electron liên kết giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố thì được phân đều cho các nguyên tử; electron nằm trong cặp lẻ thì chỉ thuộc về nguyên tử có cặp lẻ đó.

Ví dụ, xét trường hợp axit axêtic:

Nguyên tử cacbon trong nhóm metyl có 6 electron hóa trị thuộc về nó do cacbon có khả năng hút electron mạnh hơn hiđrô. Tiếp theo, nguyên tử cacbon này có thêm 1 electron nữa từ liên kết với nguyên tử cacbon khác (C-C) do số electron liên kết giữa các nguyên tử cùng nguyên tố thì được phân chia đều. Như vậy tổng cộng nguyên tử cacbon này có 7 electron. Một nguyên tử cacbon trung hòa về điện thì chỉ có 4 electron hóa trị, suy ra mức chênh lệch là 4 - 7 = -3. Do vậy, xét theo cấu trúc Lewis thì trạng thái ôxy hóa của nguyên tử cacbon này là -3. Điều đó có nghĩa là nếu giả sử tất cả các liên kết giữa các nguyên tử trong hợp chất này là liên kết ion (thực tế không phải vậy) thì nguyên tử này được ký hiệu C3-.

Áp dụng tương tự quy tắc trên cho nguyên tử cacbon trong gốc axit thì thu được trạng thái ôxy hóa của nó là +3, áp dụng cho nguyên tử ôxy thì thu được trạng thái ôxy hóa là -2.