三氧化钨（WO3）组成简单，在不同的温度下有不同的形貌结构，它在-40℃至740℃的温度之间可产生以下四种晶体结构：单斜晶系、三斜晶系、正交晶系和四方晶系。
单斜晶系
当三氧化钨温度达17至330℃时，出现的晶系是单斜晶系，是三氧化钨最为常见的结构。单斜晶系是一种白色粉末状或细颗粒状的结晶，它的对称特点是无高次轴，且二次对称轴和对称面均不多于一个。
三斜晶系
当三氧化钨温度达-50至17℃时，出现的晶系是三斜晶系，它的特点是既无高次对称轴，也无二次轴和对称面，有的可以有对称中心，有的连对称中心都没有。
正交晶系
当三氧化钨温度在330至740℃之间时，它的结构会变为正交晶系。该晶系特点是没有高次对称轴，二次对称轴和对称面总和不少于三个。晶体以这三个互相垂直的二次轴或对称面法线为结晶轴。
四方晶系
当三氧化钨的温度在740℃的时候会出现四方晶系，四方晶系也叫正方晶系。它具有一个4次对称轴，该轴是晶体的直立对称轴C轴，另外两个水平对称轴和C轴相互垂直相交。
三氧化钨的结构易变不稳固，不仅和温度相关，也和它八面体的晶体几何结构以及复杂的外层电子结构等因素密切相关。因此三氧化钨的晶体结构可能会比较复杂，一个非常显著的特点是常常存在不同程度的畸变和氧缺位。人们常用WO3-y作为存在不同程度氧缺位的三氧化钨晶体分子式。
