三氧化硫的熔点是16点8摄氏度，沸点是44.8摄氏度。

三氧化硫是一种无色易升华的固体，有三种物相。

通常是丝质纤维状和针状，溶于水，并跟水反应生成硫酸和放出大量的热。因此又称“硫酸酐”。

溶于浓硫酸而形成发烟硫酸，是酸性氧化物，可和碱性氧化物反应生成盐。

三氧化硫是强氧化剂，能在高温时氧化硫、磷、铁、锌以及溴化物、碘化物等。三氧化硫在标准大气压的状况下为固态，在常温常压下为液态。