Атомы углерода в циклоалканах, как и в алканах, находятся в sp³–гибридизованном состоянии и все их валентности полностью насыщены.
К циклоалканам относятся соединения с разнообразной структурой. Их молекулы могут содержать один цикл (моноциклические алканы) или несколько (полициклические алканы), могут различаться числом атомов углерода в цикле и способом соединения циклов. Классификация циклоалканов Названия моноциклических циклоалканов строятся по числу углеродных атомов в замкнутой цепи с добавлением приставки "цикло": циклопропан (3 атома С), циклобутан (4 атома С), циклопентан (5 атомов С), циклогексан (6 атомов С) и т.д. В названиях одновалентных радикалов суффикс "ан" заменяется на "ил": циклопропил, циклобутил и т.д., в общем случае – циклоалкил.

Простейший циклоалкан – циклопpопан С₃Н₆ – представляет собой плоский трехчленный карбоцикл:
3D анимация

Остальные циклы имеют неплоское строение вследствие стремления атомов углерода к образованию тетраэдрических валентных углов.

Молекулы моноциклических циклоалканов содержат на два атома водорода меньше, чем соответствующие алканы. Следовательно,

Oбщая формула моноциклических циклоалканов С_nH_2n

Структурные формулы циклоалканов обычно изображаются сокращенно (без обозначения символов С и Н) в виде правильных многоугольников с числом углов, соответствующих числу атомов углерода в цикле.

Если молекула циклоалкана содержит заместители, то по правилам международной номенклатуры главной считается цепь углеродных атомов, образующих цикл. При этом нумерацию атомов углерода в кольце проводят так, чтобы ответвления (заместители) получили возможно меньшие номера. Так, соединение

(порядок нумерации
) следует назвать 1,2-диметилциклобутан, а не 2,3-диметилциклобутан, или 3,4-диметилциклобутан.