个氧原子被硫原子取代，即成硫代硫酸分子。硫代硫酸于水中会迅速分解，其分解产物视乎环境可包括硫、二氧化硫、硫化氢、多硫化氢、硫酸及硫代硫酸盐等。
制备.在 -20°C 及无水之情况下，可通过乙醚，以硫化氢、三氧化硫，或使用硫代硫酸钠及盐酸制备硫代硫酸：该酸在 -10°C 以上会分解为三氧化硫及硫化氢：
化学特性.在硫代硫酸分子中，硫原子与氧原子之间的双键之键长为147皮米，而两个硫原子之间的双键长201皮米。两个硫原子的平均氧化数为+2：