O中的O-O键长（120.7 pm）长。SO的平均键能（548 kJ mol）要大于SO的平均键能（524 kJ mol），而O的平均键能（297 kJ mol）则小于O的平均键能（490 kJ mol）。这些证据使化学家得出结论：二氧化硫中的S-O键的键级至少为2，与臭氧中的O-O键不同，臭氧中的O-O键的键级为1.5
化学性质.
酸性氧化物.SO是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。可以与水作用得到二氧化硫水溶液，即“亚硫酸”（中强酸），但真正的亚硫酸分子从