分子结构：中心原子S原子采取sp³杂化（实际按照键角计算的结果则接近于p³杂化），电子对构型为正四面体形，分子构型为V形，H—S—H键角为92.1°，偶极矩0.97 D ，是极性分子。由于H—S键能较弱，300℃左右硫化氢分解。
燃点：260℃，饱和蒸气压：2026.5kPa/25.5℃，溶解性：溶于水（溶解比例1:2.6）、乙醇、二硫化碳、甘油、汽油、煤油等 。临界温度：100.4℃，临界压力：9.01MPa。
危险标记：2.1类易燃气体，2.3类毒性气体，有剧毒。
颜色与气味 ：硫化氢是无色、剧毒、酸性气体。有一种特殊的臭鸡蛋味，嗅觉阈值：0.00041ppm，即使是低浓度的硫化氢，也会损伤人的嗅觉。浓度高时反而没有气味（因为高浓度的硫化氢可以麻痹嗅觉神经）。用鼻子作为检测这种气体的手段是致命的。
相对密度为1.189（15℃，0.10133MPa）。它存在于地势低的地方，如地坑、地下室里。如果发现处在被告知有硫化氢存在的地方，那么就应立刻采取自我保护措施。只要有可能，都要在上风向、地势较高的地方工作。
爆炸极限：与空气或氧气以适当的比例（4.3%～46%）混合就会爆炸。因此含有硫化氢气体存在的作业现场应配备硫化氢监测仪。
可燃性：完全干燥的硫化氢在室温下不与空气中的氧气发生反应，但点火时能在空气中燃烧，钻井、井下作业放喷时燃烧，燃烧率仅为86%左右。硫化氢燃烧时产生蓝色火焰，并产生有毒的二氧化硫气体，二氧化硫气体会损伤人的眼睛和肺。在空气充足时，生成SO2和H2O。
若空气不足或温度较低时，则生成游离态的S和H2O。
除了在氧气或空气中，硫化氢也能在氯气和氟气中燃烧。
溶解性：可溶性硫化氢气体能溶于水、乙醇及甘油中，化学性质不稳定。
硫化氢可微溶于水，形成弱酸，称为“氢硫酸”。其水溶液包含了氢硫酸根HS（在摄氏18度、浓度为0.01-0.1摩/升的溶液里，pKa = 6.9）和离子硫S（pKa = 11.96）。一开始清澈的氢硫酸置放一段时间后会变得混浊，这是因为氢硫酸会和溶解在水中的氧起缓慢的反应，产生不溶于水的单质硫。
硫化氢是一种二元弱酸。在20℃时1体积水能溶解2.6体积的硫化氢，生成的水溶液称为氢硫酸，浓度为0.1mol/L 。硫化氢在水中的第二级电离程度相当低，以至于硫化钠水溶液的碱性仅比等浓度的氢氧化钠略低一些，可以充当强碱使用：
硫化氢在溶液中存在如下平衡：
氢硫酸比硫化氢气体具有更强的还原性，易被空气氧化而析出硫，使溶液变混浊。在酸性溶液中，硫化氢能使Fe3+还原为Fe2+，Br2还原为Br－，I2还原为I－， 还原为Mn2+， 还原为Cr3+，HNO3还原为NO2，而它本身通常被氧化为单质硫。 H2S也能还原溶液中的铜离子（Cu2+）、亚硒酸（H2SeO3）、四价钋离子（Po4+）等，如：
硫化氢气体可以和金属产生沉淀，通常运用沉淀性被除去，一般的实验室中除去硫化氢气体，采用的方法是将硫化氢气体通入硫酸铜溶液中，形成不溶解于一般强酸（非氧化性酸）的硫化铜：
但硫化氢与硫酸铁反应时，若硫化氢量少，只能生成单质硫，因为Fe3+与S2－会发生氧化还原反应：
注意：硫化氢的硫是－2价，处于最低价。但氢是+1价，能下降到0价，所以仍有氧化性，如：
硫化氢能发生归中反应：
其中硫化氢是还原剂，二氧化硫是氧化剂，硫是氧化产物。
