二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸（酸雨的主要成分）。若把SO进一步氧化，通常在催化剂如二氧化氮的存在下，便会生成硫酸。这就是对使用这些燃料作为能源的环境效果的担心的原因之一。
结构.SO是一个V型的分子，其对称点群为C。硫原子的氧化态为+4，形式电荷为0，被5个电子对包围着，因此可以描述为超价分子。从分子轨道理论的观点来看，可以认为这些价电子大部分都参与形成S-O键。SO中的S-O键长（143.1 pm）要比一氧化硫中的S-O键长（148.1 pm）短，而O中的O-O键长（127