二氧化硫的化學方程式爲SO2+2H2S=3S+2H2O。二氧化硫是最常見、最簡單、有刺激性的硫氧化物，是大氣主要污染物之一。煤和石油通常都含有硫元素，因此燃燒時會生成二氧化硫。2017年10月27日，世界衛生組織國際癌症研究機構公佈的致癌物清單初步整理參考，二氧化硫在3類致癌物清單中。
二氧化硫的化學性質：在常溫下，潮溼的二氧化硫與硫化氫反應析出硫。在高溫及催化劑存在的條件下，可被氫還原成爲硫化氫，被一氧化碳還原成硫。強氧化劑可將二氧化硫氧化成三氧化硫，僅在催化劑存在時，氧氣才能使二氧化硫氧化爲三氧化硫。具有自燃性，無助燃性。液態二氧化硫能溶解如胺、醚、醇、苯酚、有機酸、芳香烴等有機化合物，多數飽和烴不能溶解。有一定的水溶性，與水及水蒸氣作用生成有毒及腐蝕性蒸氣。
二氧化硫化學性質極其複雜，不同的溫度可作爲非質子溶劑、路易氏酸、還原劑、氧化劑、氧化還原試劑等各種作用。液態二氧化硫還可作自由基接受體。
液態二氧化硫在光照下，可與氯和烷烴進行氯磺化反應，在氧存在下生成磺酸。液態二氧化硫在低溫表現出還原作用，但在300℃以上表現出氧化作用。
