Jabarkan Dengan spesi oksigen dari Tionil klorida

Tionil klorida bereaksi dengan air untuk membentuk sulfur dioksida dan asam klorida. Proses ini sangat eksotermik.

SOCl2  +  H2O  →  2 HCl + SO2

Secara klasik, ia mengubah asam karboksilat menjadi asil klorida.

SOCl2  +  RCO2H  →  RC(O)Cl + SO2 + HCl

Dengan proses yang sama, juga mengubah alkohol menjadi alkil klorida. Jika alkoholnya kiral, reaksi tersebut umumnya berlanjut melalui mekanisme SNi dengan mempertahankan stereokimia; namun, tergantung pada kondisi pasti yang digunakan, stereo-inversi juga dapat dicapai. Secara historis penggunaan SOCl2 dalam kombinasi dengan amina tersier seperti piridin disebut halogenasi Darzens namun nama ini jarang digunakan oleh ahli kimia modern.

Reaksi dengan kelebihan alkohol menghasilkan ester sulfit, yang dapat menjadi pereaksi metilasi, alkilasi dan hidroksialkilasi yang kuat.

SOCl2 + 2 ROH → (RO)2SO + 2 HCl

Contohnya, penambahan SOCl2 pada asam amino dalam metanol secara selektif menghasilkan metil ester yang sesuai.