Phân tử SO có trạng thái ba trạng thái tương tự như O2, nghĩa là mỗi phân tử có hai electron không tương xứng[2]. Chiều dài liên kết S–O là 148,1 pm tương tự như trong các oxit lưu huỳnh thấp hơn (ví dụ: S8O, S–O = 148 pm) nhưng dài hơn liên kết S–O trong khí S2O (146 pm), SO2 (143,1 pm) và SO3 (142 pm). 

Các phân tử được kích thích với bức xạ hồng ngoại gần với trạng thái đơn cực (không có electron không tương xứng). Trạng thái singlet được cho là có phản ứng mạnh hơn trạng thái ba cực của trạng thái cơ bản, giống như phản ứng oxy đơn hơn phản ứng hơn oxy ba lần.[3]