三氧化硫，又称硫酸酐。有三种同素异形体，α型，熔点62℃，β型，熔点32.5℃，γ型，熔点16.8摄氏度，沸点45℃。通常的三氧化硫是混合体，熔点不恒定。一般认为常温下是液体。

三氧化硫在气态时是单体，分子形状呈平面三角形，硫原子居中，键角120°，S-O键长1.43×10m，显然具有双键的特征(S-O单键长约为1.55×10m)，在其中硫原子是sp2杂化态的。在液态的时候，单体和三聚体(SO3)3呈平衡状态:温度愈高，三聚体愈少。固态三氧化硫主要以两种形态存在，一种是纤维状的(SO3)n，另一种是冰状结构的三聚体(SO3)3。

三氧化硫溶于水为硫酸，溶于浓硫酸为发烟硫酸，溶解大量放热。腐蚀性弱但氧化性极强。用于制硫酸，也用于有机物磺化。由二氧化硫催化氧化制得。。它的气体形式是一种严重的污染物，是形成酸雨的主要来源之一。