Jabarkan (putih) dari Tulium

Tulium mudah larut dalam asam sulfat encer untuk membentuk larutan yang mengandung ion Tm(III) berwarna hijau pucat, yang ada sebagai kompleks :

Tulium bereaksi dengan berbagai unsur logam dan nonlogam membentuk berbagai senyawa biner, meliputi , , , , , , , , ,  dan . Seperti kebanyakan lantanida lainnya, keadaan +3 adalah keadaan yang paling umum dan merupakan satu-satunya keadaan yang teramati dalam larutan tulium. Tulium ada sebagai ion  dalam larutan. Dalam keadaan ini, ion tulium dikelilingi oleh sembilan molekul air. Ion  menunjukkan pendaran biru terang. Karena ia muncul di akhir deret, keadaan oksidasi +2 juga dapat muncul, distabilkan oleh kulit elektron 4f yang hampir penuh, tetapi hanya terjadi pada padatan.

Satu-satunya oksida tulium yang diketahui adalah . Oksida ini terkadang disebut "tulia". Senyawa tulium(II) berwarna ungu kemerahan dapat dibuat dengan mereduksi senyawa tulium(III). Contoh senyawa tulium(II) adalah halida (kecuali fluorida). Beberapa senyawa tulium terhidrasi, seperti  dan  berwarna hijau atau putih kehijauan. Tulium diklorida bereaksi sangat kuat dengan air. Reaksi ini menghasilkan gas hidrogen dan  yang menunjukkan warna kemerahan yang memudar. Kombinasi antara tulium dan kalkogen akan menghasilkan tulium kalkogenida.

Tulium bereaksi dengan hidrogen klorida menghasilkan gas hidrogen dan tulium klorida. Dengan asam nitrat, ia menghasilkan tulium nitrat, atau .