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。

液態二氧化硫比較穩定，不活潑。氣態二氧化硫加熱到2000℃不分解。不燃燒，與空氣也不組成爆炸性混合物。 

無機化合物如溴、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二氧化硫混合。堿金屬鹵化物在液態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、硫酸鹽等多數不溶于液態二氧化硫。

二氧化硫化學性質極其復雜，不同的溫度可作為非質子溶劑、路易氏酸、還原劑、氧化劑、氧化還原試劑等各種作用。液態二氧化硫還可作自由基接受體。如在偶氮二異丁腈自由基引發劑存在下與乙烯化合物反應得到聚砜。液態二氧化硫在光照下，可與氯和烷烴進行氯磺化反應，在氧存在下生成磺酸。液態二氧化硫在低溫表現出還原作用，但在300℃以上表現出氧化作用。

主要用途：

二氧化硫標準氣體主要應用于石油化工工藝控制儀器的校準和檢測、石油化工產品質量的控制、環境污染物檢測、汽車尾氣排放檢測、各種工廠尾氣的檢測、礦井用報警器的校準、醫療儀器校驗、電力系統變壓器油質量檢測、空分產品質量控制、交通安全檢測儀器的校正、地質勘探與地震監測、冶金分析、燃氣具實驗與熱值分析、化肥工業儀器儀表校準等。

同時二氧化硫也作為一種食品添加劑，被廣泛地用于食品加工中。