Axit sulfuric tinh khiết hoàn toàn không được tìm thấy trên Trái Đất, do áp lực rất lớn giữa axít sulfuric và nước. Ngoài ra, axít sulfuric là thành phần của mưa axít, được tạo thành từ điôxít lưu huỳnh trong nước bị ôxi hoá, hay là axít sulfurơ bị ôxi hoá. Lưu huỳnh điôxit được sản xuất khi nhiên liệu chứa lưu huỳnh (than đá hoặc dầu) bị đốt cháy.

Axít sulfuric được tạo thành trong tự nhiên bởi quá trình ôxi hoá quặng pyrit, ví dụ như quặng pirit sắt. Phân tử ôxy ôxi hoá quặng pirit sắt (FeS2) thành ion sắt (II) hay Fe2+:

Fe2+ có thể bị ôxi hoá lên Fe3+:

và Fe3+ tạo ra có thể kết tủa dưới dạng hiđrôxit. Phương trình tạo thành hiđrôxit là

Ion sắt (III) cũng có thể ôxi hóa pirit. Khi sắt (III) xuất hiện, quá trình có thể trở nên nhanh chóng.

Axít sulfuric ở ngoài Trái Đất

Axít sulfuric được tạo thành ở tầng khí quyển trên cao của Sao Kim nhờ quá trình quang hoá của mặt trời lên điôxít cacbon, điôxít lưu huỳnh và hơi nước (hoặc nước mưa của Sao Kim). Độ dài sóng của tia cực tím nhỏ hơn 169 nm có thể phân tách điôxít cacbon thành mônôxít cacbon và ôxy nguyên tử là một chất rất hoạt động. Khi ôxy nguyên tử phản ứng với điôxít lưu huỳnh trong khí quyển của Sao Kim sẽ tạo ra triôxít lưu huỳnh, và chất này có thể hợp thành với hơi nước, cũng là một thành phần trong khí quyển của Sao Kim, tạo thành axít sulfuric:

SO3 + H2O → H2SO4

Ở trên cao, phần có nhiệt độ cao hơn của khí quyển Sao Kim, axít sulfuric chỉ tồn tại dưới dạng lỏng, và các đám mây axít sulfuric dày hoàn toàn che khuất bề mặt hành tinh khi nhìn từ trên xuống. Lớp mây chính dàn ra khoảng 45 đến 70 km trên bề mặt hành tinh, với lớp bụi mỏng hơn từ 30 đến 90 km trên bề mặt.