Το υδατικό θειικό οξύ είναι οποιοδήποτε μείγμα θειικού οξέος και νερού και είναι ο πιο συνηθισμένος τρόπος πώλησης του οξέος. Η λατινική λέξη για το νερό είναι το aqua, από όπου προέρχεται ο όρος υδάτινο. Το θειικό οξύ, ή H2SO4, χρησιμοποιείται ευρέως στη χημική επεξεργασία, για μπαταρίες και ως παράγοντα αφυδάτωσης για την απομάκρυνση του νερού από άλλα υλικά.
Όταν το θειικό οξύ αναμιγνύεται με νερό, τα άτομα υδρογόνου γίνονται ιόντα, πράγμα που σημαίνει ότι διαχωρίζονται από το μόριο του οξέος, αναπτύσσουν ένα μικρό ηλεκτρικό φορτίο και είναι διαθέσιμα για να αντιδράσουν με άλλα μόρια. Δεδομένου ότι υπάρχουν δύο άτομα υδρογόνου σε κάθε μόριο, το θειικό οξύ ονομάζεται διβασικό οξύ. Η διαδικασία ιονισμού απαιτεί την παρουσία νερού, επομένως οι περισσότερες χημικές επεξεργασίες χρησιμοποιούν υδατικό θειικό οξύ.
Υπάρχει μια τέτοια συγγένεια, ή ισχυρή έλξη, του θειικού οξέος για το νερό, που το ισχυρό οξύ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ξήρανση άλλων χημικών ουσιών. Αυτό είναι γνωστό ως αφυδάτωση, το οποίο προέρχεται από το hydro, την ελληνική λέξη για το νερό. Καθώς το οξύ απορροφά το νερό, γίνεται ασθενέστερο υδατικό διάλυμα θειικού οξέος και τελικά πρέπει να αντικατασταθεί με φρέσκο οξύ ή να αναγεννηθεί σε ισχυρό οξύ. Η προσθήκη θειικού οξέος στο νερό δημιουργεί μεγάλη θερμότητα, η οποία πρέπει να ελεγχθεί για να αποφευχθεί ο βρασμός του μείγματος.
Υπάρχουν δύο κύριοι εμπορικοί τρόποι για τη δημιουργία θειικού οξέος, ο θάλαμος μολύβδου και οι διαδικασίες επαφής. Εφευρέθηκε το 1700, η διαδικασία θαλάμου μολύβδου χρησιμοποιεί μια αντίδραση θείου και νιτρικού καλίου, ή άλατος, με ατμό σε έναν αντιδραστήρα με επένδυση μολύβδου για να σχηματίσει τριοξείδιο του θείου. Το τριοξείδιο του θείου μπορεί να διαλυθεί σε νερό για να σχηματίσει υδατικό θειικό οξύ, τυπικά με συγκεντρώσεις περίπου 70% οξέος.
Στη δεκαετία του 1830, εφευρέθηκε η διαδικασία επαφής για τη δημιουργία οξέος που είναι πιο συμπυκνωμένο. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί έναν μεταλλικό καταλύτη που είναι ακριβό στην παραγωγή, αλλά μπορεί να δημιουργήσει συγκεντρώσεις οξέος έως και 98%. Αυτό ονομάζεται συμπυκνωμένο οξύ και είναι γενικά η προτιμώμενη μέθοδος παραγωγής τον 20ο και τον 21ο αιώνα.
Το υδατικό θειικό οξύ είναι μια κοινή πρώτη ύλη για την παραγωγή λιπασμάτων, άλλων χημικών ενδιάμεσων προϊόντων και μπαταριών οχημάτων μολύβδου-οξέος. Από τις αρχές του 20ου αιώνα, οι μπαταρίες που κατασκευάζονταν από πλάκες μολύβδου αιωρούμενες σε διάλυμα θειικού οξέος ήταν ένας κοινός τρόπος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για οχήματα, πλοία και αεροσκάφη. Ο μόλυβδος αντιδρά με το διάλυμα οξέος, σχηματίζοντας μοριακά ιόντα που δημιουργούν ηλεκτρικό ρεύμα.
Καθώς η μπαταρία δημιουργεί ισχύ, ο μόλυβδος και το οξύ αντιδρούν για να σχηματίσουν θειικό μόλυβδο, το οποίο είναι μια λευκή σκόνη που συγκεντρώνεται στο κάτω μέρος της μπαταρίας. Αυτές οι μπαταρίες είναι επαναφορτιζόμενες, πράγμα που σημαίνει ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα που αποστέλλεται μέσω της μπαταρίας θα αντιστρέψει αυτήν την αντίδραση και θα επιτρέψει την εκ νέου εναπόθεση μολύβδου στις πλάκες. Καθώς η φόρτιση προχωρά, τα θειικά ιόντα θα σχηματίσουν θειικό οξύ, το οποίο θα δημιουργήσει ένα πιο συμπυκνωμένο μείγμα στην μπαταρία και θα παρέχει περισσότερη ηλεκτρική ισχύ όταν χρειάζεται.