Es un líquido transparente a presión y temperatura ambiente, que se descompone alrededor de 140 °C.
También es usado como reactivo para la producción de otros compuestos químicos o materiales.
[6][7] El cloruro de tionilo reacciona con la formamida primaria para formar isocianatos.
Sin embargo, las amidas primarias calentados con cloruro de tionilo continúan reaccionando para formar nitrilos.
[9] En la síntesis industrial más importante se lleva a cabo la reacción del trióxido de azufre y del dicloruro de azufre.