Давление пара триоксида серы быстро растет с увеличением температуры, а при плавлении а-модификации возрастает со взрывом. Поэтому контейнеры для перевозки и хранения этого вещества должны выдерживать давление до 10-15 атм. Триоксид серы энергично и экзотермически реагирует с водой с образованием сероводородной кислоты. При действии влаги воздуха он дымит и образует сернокислотный туман, который заполняет все доступное пространство. Вызывает коррозию металлов. Триоксид серы является сильным окисляющим агентом, и в жидкой фазе он науглероживает органические материалы.
 

При использовании в любой из фаз - газообразной, жидкой, твердой-либо при применении олеума или горячей серной кислоты триоксид серы вызывает загрязнение рабочих помещений. Диоксид серы в воздухе окисляется атмосферным кислородом до триоксида серы.
 

Триоксид серы поступает в организм через дыхательные пути, действуя как местный раздражитель, а также как общий токсичный агент, аналогично диоксиду серы, хотя раздражающее действие триоксида выражено более резко. Он вызывает хронические поражения дыхательных путей, может разрушать щелочной баланс и нарушать ход метаболизма углеводов и белков. В крови триоксид в ходе обмена веществ превращается в сульфаты и выделяется с мочой, так же как и диоксид серы.
 

Токсическое действие олеума на организм аналогично действию серной кислоты, причем объективные признаки и симптомы выражены более отчетливо.