液体，且具有恶臭，常温下容易分解为硫化氢（HS）和硫元素。
结构.二硫化氢与过氧化氢非常相似，中心有两个硫原子和外围两个氢原子，即将过氧化氢的氧原子全部换成硫，但拥有不同的键角，像二硫化氢的H-S-S键拥有比过氧化氢更小、更接近直角的键角，并呈现顺式（"syn"）的分子构型。二硫化氢的分子歪斜角为90.6°，与过氧化氢的113.7°对比。在这两种分子的键长O-O、 O-H、S-S、S-H依序为：1.490、0.970、2.055、1.352埃，可见二硫化氢分子大小略大于过氧化氢