Όπως κάθε ύλη, το θειικό οξύ μπορεί να υπάρχει ως στερεό, υγρό ή αέριο. Η θερμοκρασία του οξέος καθορίζει σε ποια κατάσταση της ύλης βρίσκεται, με χαμηλότερες θερμοκρασίες να επιβραδύνουν τα άτομα μέχρι να γίνουν στερεά και υψηλότερες θερμοκρασίες δημιουργούν αρκετή κίνηση στα άτομα ώστε να γίνει πρώτα υγρό και μετά αέριο. Αν και το θειικό οξύ είναι υγρό σε θερμοκρασία δωματίου, είναι δυνατό να δημιουργηθεί στερεό θειικό οξύ ψύχοντάς το σε θερμοκρασία κάτω των 50 βαθμών Φαρενάιτ (10 βαθμοί Κελσίου). Όταν το θειικό οξύ αραιώνεται με νερό, η θερμοκρασία που απαιτείται για τη δημιουργία στερεού θειικού οξέος θα ποικίλλει ανάλογα με την αραίωση.
Για να δημιουργηθεί στερεό θειικό οξύ, το οξύ πρέπει να διατηρείται κάτω από το σημείο τήξεώς του. Για το καθαρό θειικό οξύ, αυτό σημαίνει ότι το οξύ πρέπει να διατηρείται κάτω από τους 50 βαθμούς Φαρενάιτ. Εάν το οξύ φτάσει σε αυτή τη θερμοκρασία, θα λιώσει γρήγορα σε υγρό. Το θειικό οξύ θεωρείται συνήθως υγρό επειδή παίρνει αυτή τη μορφή σε θερμοκρασία δωματίου, όπως συνήθως αποθηκεύεται.
Αν και το καθαρό θειικό οξύ στερεοποιείται σε θερμοκρασίες κάτω των 50 βαθμών Φαρενάιτ, το μεγαλύτερο μέρος του θειικού οξέος αραιώνεται με νερό. Αυτός ο τύπος οξέος αντιδρά με το νερό εύκολα, καθιστώντας δύσκολη τη διατήρηση του καθαρού. Επιπλέον, το οξύ είναι πιο σταθερό σε ορισμένες αραιώσεις, επομένως συνήθως διατηρείται μερικώς αραιωμένο. Σε 99% θειικό οξύ, 1% νερό, το οξύ θα παγώσει όταν φτάσει σε θερμοκρασία 41 βαθμών Φαρενάιτ (5 βαθμοί Κελσίου). Στο 98%, η δημιουργία στερεού θειικού οξέος απαιτεί θερμοκρασίες κάτω από 30 βαθμούς Φαρενάιτ (-1.1 βαθμούς Κελσίου).
Είναι σημαντικό να ελέγχετε το συγκεκριμένο σημείο τήξης για κάθε συγκέντρωση θειικού οξέος που πρόκειται να διατηρηθεί παγωμένο, καθώς η θερμοκρασία που απαιτείται για τη μετατροπή του υγρού θειικού οξέος σε στερεό δεν ακολουθεί κανονικό πρότυπο. Μια αραίωση που περιέχει 93% θειικό οξύ, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία υδροφθορίου, γίνεται στερεό στους -21 βαθμούς Φαρενάιτ (-29.4 βαθμούς Κελσίου), μια θερμοκρασία χαμηλότερη από αυτή που απαιτείται για να παγώσει το οξύ 98%. Μια αραίωση οξέος 78% γίνεται στερεό στους 11.5 βαθμούς Φαρενάιτ (-11.4 βαθμούς Κελσίου).
Οι βιομηχανίες είναι πιο πιθανό να χρησιμοποιούν θειικό οξύ σε υγρή μορφή. Αν και το στερεό θειικό οξύ δεν είναι ιδιαίτερα χρήσιμο, είναι σημαντικό για όποιον αποθηκεύει αυτό το υλικό να γνωρίζει το σημείο πήξης για την αραίωση του θειικού οξέος που αποθηκεύει και το οξύ θα πρέπει να διατηρείται σε θερμοκρασίες που το διατηρούν είτε στερεό είτε υγρή μορφή. Οι φυσικές ιδιότητες του οξέος, συμπεριλαμβανομένου του όγκου που καταλαμβάνει, μπορούν να αλλάξουν εάν το οξύ αλλάξει από τη μια φάση στην άλλη και μια απροσδόκητη αλλαγή στον όγκο θα μπορούσε να προκαλέσει πίεση σε ένα δοχείο που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση του οξέος.