Die meisten Wirkungen der Schwefelsäure resultieren aus ihrer starken Säure und ihrer großen Affinität zu Wasser. Die Korrosion von Metallen durch Schwefelsäure wird durch ihren Säuregehalt verursacht. Die Wirkung von Schwefelsäure auf organische Materialien, einschließlich des menschlichen Gewebes, ist weitgehend auf ihre entwässernden Eigenschaften zurückzuführen. Materialien wie Holz, Papier und Baumwolltuch verkohlen bei Kontakt mit der Säure schnell.
Die Wirkung von Schwefelsäure auf Metalle ist typisch für eine starke Säure: Sie reagiert mit Metallen, die reaktiver als Wasserstoff sind, um ein Metallsulfatsalz zu bilden und Wasserstoffgas freizusetzen. Es reagiert auf diese Weise mit vielen gewöhnlichen Metallen, einschließlich Eisen, Zink und Aluminium. Die Reaktion ist mit verdünnter Säure heftiger als mit konzentrierter Säure. Dies begrenzt die Materialien, die zur Lagerung der Säure verwendet werden können, obwohl sie in konzentrierter Form in Edelstahltanks gelagert werden kann. Die Freisetzung von Wasserstoffgas stellt im Falle eines Verschüttens oder Lecks eine potenzielle Explosionsgefahr dar, wenn die Säure mit Metallen in Kontakt kommt.
Schwefelsäure ist ein sehr starkes Entwässerungsmittel und beim Kontakt der konzentrierten Säure mit Wasser wird viel Wärme freigesetzt. Wird der Säure im Überschuss Wasser zugesetzt, kocht das Wasser durch die entstehende Hitze sofort auf, was zu einem großflächigen Versprühen der Säure führen kann. Aus diesem Grund sollte konzentrierte Schwefelsäure immer verdünnt werden, indem man sie – langsam – zu Wasser gibt; der Vorgang sollte niemals rückgängig gemacht werden.
Die entwässernde Wirkung von Schwefelsäure erklärt ihre Reaktionen mit vielen gängigen organischen Materialien. Es entfernt Wasserstoff und Sauerstoff aus Molekülen, die diese Elemente im Verhältnis 2:1 enthalten, das im Wassermolekül (H2O) enthalten ist – zum Beispiel Kohlenhydrate – zu denen Zucker, Stärke und Zellulose gehören. Schwefelsäure reagiert mit Kohlenhydraten, um den Wasserstoff und Sauerstoff zu entfernen, und hinterlässt Kohlenstoff. Eine bekannte Labordemonstration veranschaulicht dies; Konzentrierte Schwefelsäure wird in einem Becherglas dem Saccharose-Tafelzucker zugesetzt und wandelt ihn unter viel Hitze schnell in eine Masse Holzkohle um. Aus diesem Grund verkohlt Schwefelsäure Holz und Papier – Stoffe, die hauptsächlich aus Kohlenhydraten bestehen.
Die Wirkung von Schwefelsäure auf die Haut ist gut dokumentiert und beruht wiederum eher auf den entwässernden Eigenschaften der Säure als auf ihrem Säuregehalt. Hautkontakt mit der konzentrierten Säure führt innerhalb weniger Sekunden zu Schmerzen und Schwellungen des Gewebes. Bei ausreichend langem Kontakt kann es zu tiefen Verbrennungen und zu einer gewissen Verkohlung mit brauner Verfärbung kommen. Schwefelsäureverbrennungen führen aufgrund der entstehenden Schwellung oft zu bleibenden Narben.
Beim Umgang mit Schwefelsäure sollten immer geeignete Schutzhandschuhe und Schutzbrille getragen werden; ein Gesichtsschild und eine Schutzschürze werden ebenfalls empfohlen. Kleine Verschüttungen auf ungeschützte Haut können durch sofortiges Waschen mit viel Wasser beseitigt werden. Bei größeren Verschüttungen besteht die Gefahr des Versprühens von Säure, wenn sofort Wasser aufgetragen wird – es ist besser, so viel Säure wie möglich vor dem Waschen schnell wegzuwischen.
Schwefelsäure ist bei Raumtemperatur nicht flüchtig und stellt daher normalerweise keine Gefahr beim Einatmen dar; Falls diese Säure oder ihr industrieller Vorläufer, Schwefeltrioxid, jedoch mit Wasser in Kontakt kommt, kann die heftige Reaktion einen feinen Nebel aus Schwefelsäuretröpfchen erzeugen. Dies kann beim Einatmen Augen, Atemwege und Lunge schädigen. Chronische Exposition gegenüber Schwefelsäurenebel – zum Beispiel in einer Schwefelsäureanlage – kann langfristige gesundheitliche Auswirkungen haben und ein Krebsrisiko für Arbeitnehmer darstellen.
Reaktionen von Schwefelsäure mit anderen Materialien können zu gefährlichen Produkten führen. Es setzt beispielsweise bei Kontakt mit Halogeniden wie Chloriden, Fluoriden und Bromiden giftige und ätzende Dämpfe frei. Bei Kontakt mit Chloraten und Permanganaten entstehen stark oxidierende Verbindungen, die eine Brand- oder Explosionsgefahr darstellen.