SO2是一个V型的分子，其对称点群为C2v。硫原子的氧化态为+4，形式电荷为0，被5个电子对包围着，因此可以描述为超价分子。从分子轨道理论的观点来看，可以认为这些价电子大部分都参与形成S-O键。

图2：二氧化硫的三种共振结构

SO2中的S-O键长（143.1 pm）要比一氧化硫中的S-O键长（148.1 pm）短，而O3中的O-O键长（127.8 pm）则比氧气O2中的O-O键长（120.7 pm）长。SO2的平均键能（548 kJ mol−1）要大于SO的平均键能（524 kJ mol−1），而O3的平均键能（297 kJ mol−1）则小于O2的平均键能（490 kJ mol−1）。这些证据使化学家得出结论：二氧化硫中的S-O键的键级至少为2，与臭氧中的O-O键不同，臭氧中的O-O键的键级为1.5。

二氧化硫物理性质

无色，常温下为无色有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水（约为1:40；密度2.551g/L；熔点：-72.4℃（200.75K）；沸点：-10℃（263K）。

溶解度与温度的关系：

22 g/100ml (0 ℃)

15 g/100ml (10 ℃)

11 g/100ml (20 ℃)

9.4 g/100 ml (25 ℃)

8 g/100ml (30 ℃)

6.5 g/100ml (40 ℃)

5 g/100ml (50 ℃)

4 g/100ml (60 ℃)

3.5 g/100ml (70 ℃)

3.4 g/100ml (80 ℃)

3.5 g/100ml (90 ℃)

3.7 g/100ml (100 ℃)

二氧化硫化学性质

酸性氧化物SO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。可以与水作用得到二氧化硫水溶液，即“亚硫酸”（中强酸），但真正的亚硫酸分子从未在溶液中观测到。

与碱反应形成亚硫酸盐和亚硫酸氢盐。以与氢氧化钠的反应为例，产物是Na2SO3 还是NaHSO3，取决于二者的用量关系。

或

与碱性氧化物反应生成盐。SO2+CaO→CaSO4 (条件是加热)

氧化还原反应

SO2中的硫元素的化合价为+4价，为中间价态，既可升高，也可下降。所以SO2既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主。

SO2的还原性较强，可被多种氧化剂（如O2、Cl2、Br2、HNO3、KMnO4等）氧化。

（该反应为可逆反应，条件为加热和催化剂：V2O5 / Pt / Cr2O3）SO2也有一定的氧化性，如：

工业上可以用此反应制造高纯度硫磺。

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