二氧化硫的雜化型別為sp²雜化（孤對電子數為1對），空間構型為V型。pH：2/3的二氧化硫溶於水生成亞硫酸（H2SO3），溶液的pH值變成2或3。25℃時二氧化硫在空氣中的擴散係數：1.15*e-5（m²/s）。
在常溫下，潮溼的二氧化硫與硫化氫反應析出硫。在高溫及催化劑存在的條件下，可被氫還原成為硫化氫，被一氧化碳還原成硫。
強氧化劑可將二氧化硫氧化成三氧化硫，僅在催化劑存在時，氧氣才能使二氧化硫氧化為三氧化硫。具有自燃性，無助燃性。
液態二氧化硫能溶解如胺、醚、醇、苯酚、有機酸、芳香烴等有機化合物，多數飽和烴不能溶解。有一定的水溶性，與水及水蒸氣作用生成有毒及腐蝕性蒸氣。
