Τα δομικά χαρακτηριστικά του πιβαλικού καλίου ορίζονται κυρίως από την παρουσία τριών μεθυλομάδων και μιας καρβοξυλικής ομάδας εντός του μορίου του. Αυτή η συγκεκριμένη δομή το προικίζει με πολλές μοναδικές ιδιότητες. Πρώτον, η παρουσία των τριών ομάδων μεθυλίου δημιουργεί σημαντικό στερεοχημικό εμπόδιο γύρω από την καρβοξυλομάδα. Συνεπώς, ο ρυθμός εστεροποίησής του είναι σχετικά αργός, και οι προκύπτοντες εστέρες είναι ιδιαίτερα ανθεκτικοί στην υδρόλυση. Δεύτερον, αυτή η δομή προσδίδει επίσης εξαιρετική διαλυτότητα στην ένωση, ιδιαίτερα σε οργανικούς διαλύτες όπως η αιθανόλη και ο διαιθυλαιθέρας.
Περαιτέρω, λόγω της παρουσίας της καρβοξυλικής ομάδας, η ένωση εμφανίζει έναν ορισμένο βαθμό οξύτητας. είναι ικανό να σχηματίζει άλατα με μέταλλα και επιδεικνύει διαβρωτικές ιδιότητες. Αυτά τα χαρακτηριστικά διευκολύνουν την ευρεία εφαρμογή του σε τομείς όπως η συνθετική χημεία, τα φαρμακευτικά ενδιάμεσα, τα φυτοφάρμακα και ως εκκινητής πολυμερισμού.
