共价键连接形成的正四面体结构，硫原子位于正四面体的中心位置上，而四个氧原子则位于它的四个顶点，一组氧-硫-氧键的键角为109°28'，而一组氧-硫键的键长为1.44埃。因硫酸根得到两个电子才形成稳定的结构，因此带负电，且很容易与金属离子或铵根结合，产生离子键而稳定下来。通常化合价为-2价，其中，硫酸根为-2价，其中S为最高价+6价。结构式为O-(O=)S(=O)-O。
硫酸盐.硫酸盐十分常见，且在其固体盐中出现的这个离子常常携带阴离子结晶水，这是由于水分子通过氢键和上面的氧原子相连