加熱すると純100%の酸は三酸化硫黄ガスSO3を失い、337℃で約98.5%のH2SO4を含む定沸点溶液（共沸点）が形成されるまでになります。 濃硫酸は弱酸性で（酸と塩基参照）、室温でイオンに解離するものが比較的少ないため、電解質としては不向きです。 冷えた状態では、鉄や銅などの一般的な金属とは反応しにくい。 高温では酸化剤となり、中の硫黄が還元され、二酸化硫黄ガスが発生することがあります。 高温の濃硫酸は、ほとんどの金属や、硫黄、炭素などの非金属と反応する。 濃硫酸は沸点がかなり高いので、より揮発性の高い酸をその塩から放出するのに使用できる。たとえば、塩化ナトリウム（NaCl）、すなわち一般的な塩を濃硫酸で加熱すると、塩化水素ガス（HCl）が発生する。 乾燥剤として使われることもあり、多くの化合物、たとえば炭水化物の脱水（化学的に水分を除去すること）に利用されることがある。 砂糖のスクロース（C12H22O11）と反応し、スクロース1分子あたり11分子の水（H2O）を取り除き、炭素と希硫酸のもろいスポンジ状の黒い塊が残ります。 この酸は皮膚、セルロース、その他の動植物とも同様に反応する。
濃縮された酸が水と混ざると大量の熱が放出され、水を沸騰させて酸を飛び散らせるほどの熱が一度に放出されることがある。 酸を希釈するには、冷水にゆっくりと酸を加え、絶えず攪拌して熱の蓄積を抑える必要がある。 硫酸は水と反応して独特の性質を持つ水和物を形成する。
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