Οι περισσότερες επιδράσεις του θειικού οξέος προέρχονται από την ισχυρή οξύτητά του και τη μεγάλη του συγγένεια με το νερό. Η διάβρωση των μετάλλων από το θειικό οξύ προκαλείται από την οξύτητά του. Οι επιδράσεις του θειικού οξέος σε οργανικά υλικά, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπινου ιστού, είναι σε μεγάλο βαθμό το αποτέλεσμα των αφυδατωτικών του ιδιοτήτων. Υλικά όπως το ξύλο, το χαρτί και το βαμβακερό ύφασμα απανθρακώνονται γρήγορα σε επαφή με το οξύ.
Οι επιδράσεις του θειικού οξέος στα μέταλλα είναι τυπικές για ένα ισχυρό οξύ: θα αντιδράσει με εκείνα τα μέταλλα που είναι πιο δραστικά από το υδρογόνο για να σχηματίσει ένα θειικό άλας μετάλλου και να απελευθερώσει αέριο υδρογόνο. Θα αντιδράσει με αυτόν τον τρόπο με πολλά κοινά μέταλλα, όπως ο σίδηρος, ο ψευδάργυρος και το αλουμίνιο. Η αντίδραση είναι πιο έντονη με το αραιό οξύ παρά με το συμπυκνωμένο οξύ. Αυτό περιορίζει τα υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποθήκευση του οξέος, αν και σε συμπυκνωμένη μορφή μπορεί να αποθηκευτεί σε δεξαμενές από ανοξείδωτο χάλυβα. Η απελευθέρωση αερίου υδρογόνου ενέχει πιθανό κίνδυνο έκρηξης σε περίπτωση διαρροής ή διαρροής, εάν το οξύ έρθει σε επαφή με μέταλλα.
Το θειικό οξύ είναι ένας πολύ ισχυρός παράγοντας αφυδάτωσης και απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας όταν το συμπυκνωμένο οξύ έρχεται σε επαφή με το νερό. Εάν προστεθεί νερό σε περίσσεια του οξέος, η θερμότητα που παράγεται προκαλεί το νερό να βράσει αμέσως, κάτι που μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα τον ψεκασμό του οξέος σε ευρεία περιοχή. Για το λόγο αυτό, το πυκνό θειικό οξύ πρέπει πάντα να αραιώνεται προσθέτοντάς το — αργά — στο νερό. η διαδικασία δεν πρέπει ποτέ να αντιστραφεί.
Η αφυδάτωση του θειικού οξέος εξηγεί τις αντιδράσεις του με πολλά κοινά οργανικά υλικά. Θα αφαιρέσει το υδρογόνο και το οξυγόνο από τα μόρια που περιέχουν αυτά τα στοιχεία σε αναλογία 2:1 που βρίσκεται στο μόριο του νερού (H2O) – για παράδειγμα, υδατάνθρακες – που περιλαμβάνουν σάκχαρα, άμυλο και κυτταρίνη. Το θειικό οξύ θα αντιδράσει με τους υδατάνθρακες για να αφαιρέσει το υδρογόνο και το οξυγόνο, αφήνοντας πίσω τον άνθρακα. Μια πολύ γνωστή εργαστηριακή επίδειξη το δείχνει αυτό. Συμπυκνωμένο θειικό οξύ προστίθεται στην επιτραπέζια ζάχαρη σακχαρόζης σε ένα ποτήρι ζέσεως και τη μετατρέπει γρήγορα σε μάζα ξυλάνθρακα, με αρκετή θερμότητα που παράγεται. Αυτός είναι ο λόγος που το θειικό οξύ απανθρακώνει το ξύλο και το χαρτί — ουσίες που αποτελούνται κυρίως από υδατάνθρακες.
Οι επιδράσεις του θειικού οξέος στο δέρμα είναι καλά τεκμηριωμένες και οφείλονται πάλι στις αφυδατικές ιδιότητες του οξέος παρά στην οξύτητά του. Η επαφή του δέρματος με το συμπυκνωμένο οξύ έχει ως αποτέλεσμα πόνο και πρήξιμο του ιστού μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Εάν η επαφή είναι αρκετά παρατεταμένη, μπορεί να προκληθούν βαθιά εγκαύματα και μπορεί να υπάρξει κάποια απανθράκωση, με αποτέλεσμα έναν καφέ αποχρωματισμό. Λόγω του οιδήματος που προκαλείται, τα εγκαύματα θειικού οξέος συχνά οδηγούν σε μόνιμες ουλές.
Όταν χρησιμοποιείτε θειικό οξύ, πρέπει πάντα να φοράτε κατάλληλα προστατευτικά γάντια και προστατευτικά γυαλιά. Συνιστώνται επίσης ασπίδα προσώπου και προστατευτική ποδιά. Οι μικρές διαρροές σε απροστάτευτο δέρμα μπορούν να αντιμετωπιστούν με άμεσο πλύσιμο με άφθονο νερό. Μεγαλύτερες διαρροές ενέχουν τον κίνδυνο ψεκασμού οξέος εάν εφαρμοστεί αμέσως νερό – είναι καλύτερο να σκουπίσετε γρήγορα όσο το δυνατόν περισσότερο οξύ πριν το πλύσιμο.
Το θειικό οξύ δεν είναι πτητικό σε θερμοκρασία δωματίου και επομένως συνήθως δεν αποτελεί κίνδυνο εισπνοής. Ωστόσο, σε περίπτωση που αυτό το οξύ ή ο βιομηχανικός του πρόδρομος, το τριοξείδιο του θείου έρθει σε επαφή με το νερό, η βία της αντίδρασης μπορεί να δημιουργήσει μια λεπτή ομίχλη σταγονιδίων θειικού οξέος. Αυτό μπορεί να βλάψει τα μάτια, την αναπνευστική οδό και τους πνεύμονες εάν εισπνευστεί. Η χρόνια έκθεση σε ομίχλη θειικού οξέος —για παράδειγμα, σε εργοστάσιο θειικού οξέος— μπορεί να έχει μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στην υγεία και μπορεί να δημιουργήσει κίνδυνο καρκίνου για τους εργαζόμενους.
Οι αντιδράσεις του θειικού οξέος με άλλα υλικά μπορεί να οδηγήσουν σε επικίνδυνα προϊόντα. Θα απελευθερώσει, για παράδειγμα, τοξικούς και διαβρωτικούς ατμούς κατά την επαφή με αλογονίδια, όπως χλωρίδια, φθοριούχα και βρωμίδια. Η επαφή με χλωρικά και υπερμαγγανικά άλατα παράγει ισχυρά οξειδωτικές ενώσεις που ενέχουν κίνδυνο πυρκαγιάς ή έκρηξης.