平衡にある純硫酸中の化学種の濃度はH3SO+
4（1.13×10-2 mol kg-1）, HSO?
4（1.50×10-2 mol kg-1）, H3O+（8.0×10-3 mol kg-1）, HS2O+
7（4.4×10-3 mol kg−1）, H2S2O7（3.6×10-3 mol kg-1）, H2O（1×10-4 mol kg-1）であり[14]、分子性の液体としてはかなり高い電気伝導度を示し、25℃における比電気伝導度は1.044×10-2 Ω-1 cm-1である。

この電気伝導度の値は純硝酸の3.72×10-2 Ω-1 cm-1（25℃）よりは低いものの、フルオロ硫酸の1.085×10-4 Ω-1 cm-1（25℃）、純フッ化水素の1.6×10-6 Ω-1 cm-1（0℃）、および純水の6.40×10-8 Ω-1 cm-1（25℃）よりもはるかに高い[13]。
水溶液中の電離平衡

硫酸は水溶液中では強い二塩基酸として働き、一段目はほぼ完全解離、二段目はやや不完全となる。2価の酸であっても塩基水溶液による水溶液中の中和滴定曲線は1価の強酸と類似の形状を示し第一当量点は現れない。

その酸解離定数（熱力学的定数）は25 ℃において以下の通りである[12][15]。ここで [ X ] {\displaystyle {[\mathrm {X} ]}\,} は X {\displaystyle {\mathrm {X} }\,} の活量を表すが、希薄水溶液では質量モル濃度（モル濃度にもほぼ漸近する）に近い。