二碘化钨的晶体结构类型是正交晶系，空间群Bbem(No. 64)，晶格参数 a=1258 pm、b=1259 pm、c=1584 pm，是具有六面体的晶胞。每个六面体中心都有一个钨原子，周围被六个碘原子包围着，形成了钨-碘八面体。钨和碘原子分别位于(0,0,0)和(0.5,0.5,0.5)位置。该晶体具有层状结构，每一层由钨-碘八面体组成，相邻层之间通过弱的范德华力相互作用在一起。

晶体结构决定材料性能，物相变化是考察晶体结构变化的重要参数。人们研究二碘化钨性能时，发现物相变化与其正交晶系的晶体结构密切相关。

钨-碘八面体

正交晶系，又名斜方晶系，该晶系没有高次对称轴，即晶系没有绕这根轴旋转360°重合次数高于3次的对称轴。二碘化钨晶体中三个轴的长短完全不相等，它们的交角互为90度垂直。以x轴和y轴组成的晶体横截面为例，斜方晶系晶体两个轴构成的平面可以是长方形，也可以是菱形，或者两者的复合形。

二碘化钨晶体两个轴构成的平面

二碘化钨晶体的层状结构之间依靠弱的范德华力堆叠在一起。由于层间弱的相互作用力，在外力的作用下，层与层之间容易相互剥离，这一特点让二碘化钨在碘钨灯中能够更高效率地进行分子内的分解和结合，并能很大程度上延长灯的使用寿命。但碘钨灯也有一定的缺点，它功率大、发热量大，外壳比较简单容易损坏，不防雨。根据《施工现场临时用电安全技术规范》及《建设工程施工现场消防安全技术规范》，施工现场禁止使用碘钨灯，它更适合应用在需要强光源且环境干燥的大型场所。