三氧化硫是非极性分子，是一种无色易升华的固体，具有强刺激性臭味。

有三种物态：在通常情况下是液体，标准状况下是固体，加热后是气体。溶于水，并跟水反应生成硫酸和放出大量的热。三氧化硫是酸性氧化物，可与碱性氧化物反应生成盐。它是强氧化剂，能被硫、磷、碳还原，在高温时能氧化硫、磷、铁、锌以及溴化物、碘化物等。