二氧化硫為無色透明氣體，有刺激性臭味。 溶于水、乙醇和乙醚。
液態(tài)二氧化硫比較穩(wěn)定，不活潑。氣態(tài)二氧化硫加熱到2000℃不分解。不燃燒，與空氣也不組成爆炸性混合物。 [2]
無機化合物如溴素、三氯化硼、二硫化碳、三氯化磷、磷酰氯、氯化碘以及各種亞硫酰氯化物都可以任何比例與液態(tài)二氧化硫混合。堿金屬鹵化物在液態(tài)二氧化硫中的溶解度按I->Br->Cl-的次序減小。金屬氧化物、硫化物、硫酸鹽等多數(shù)不溶于液態(tài)二氧化硫。 [2]
二氧化硫是一個彎曲的分子，其對稱點群為C2v。硫原子的氧化態(tài)為+4，形式電荷為0，被5個電子對包圍著，因此可以描述為超價分子。從分子軌道理論的觀點來看，可以認為這些價電子大部分都參與形成S-O鍵。二氧化硫中的S-O鍵長(143.1 pm)要比一氧化硫中的S-O鍵長(148.1 pm)短，而 中的O-O鍵長(127.8 pm)則比氧氣 中的O-O鍵長(120.7 pm)長。二氧化硫的平均鍵能(548 kJ·mol-1)要大于S-O的平均鍵能(524 kJ·mol-1)，而 的平均鍵能(297 kJ·mol-1)則小于O2的平均鍵能(490 kJ·mol-1)。這些證據(jù)使化學家得出結(jié)論：二氧化硫中的S-O鍵的鍵級至少為2，與臭氧中的O-O鍵不同，臭氧中的O-O鍵的鍵級為1.5。
分子結(jié)構(gòu)與極性：V形分子，極性分子。
pH：2/3的二氧化硫溶于水生成亞硫酸(H2SO3)，溶液的pH值變成2或3。
25℃時二氧化硫在空氣中的擴散系數(shù)：1.15×10-5(m2/s)。
