硫有許多同素異形體，最常見的是晶狀的單斜硫和斜方硫。菱形硫（斜方硫）又叫α-硫。單斜硫又叫β-硫。斜方硫在369K以下穩定，單斜硫在369K以上穩定。369K是這兩種變體的轉變溫度，也只有在這個溫度時這兩種變體是處於平衡狀態。單斜硫和斜方硫都易溶於CS2中，都是由S8環狀分子組成的，每個硫原子以sp3雜化軌道與另外兩個硫原子形成共價單鍵相聯結。若迅速加熱斜方硫，則由於沒有足夠的時間讓它轉化為單斜硫，而在386K時熔化．若緩慢地加熱斜方硫，超過369K時它便轉變為單斜硫.單斜硫在392K時熔化.把硫加熱超過它的熔點就變成黃色流動性的液體,加熱到433K以上,S8環狀結構斷裂變成無限長的鏈狀的分子(S∞)互相絞在一起,液態硫的顏色變深,粘度增加,接近473K時它的粘度最大.繼續加熱時(523K以上)長鏈硫斷裂為小分子,所以粘度下降.到717.6K時,硫就變成蒸氣,蒸氣中有S8、S6、S4、S2等分子存在.在1273K左右硫蒸氣的密度相當於S2分子.若把熔融的硫急速傾入冷水中,長鏈狀的硫被固定下來,成為能拉伸的彈性硫,但經放置會發硬變為α-硫.

硫有多種同素異形體，最常見的是斜方硫（又叫菱形硫、α-硫）和單斜硫（又叫β-硫）。單斜硫和斜方硫是單質硫在不同溫度下的變體。單斜硫是針狀晶體，只穩定存在於95.6℃以上，在室溫下它緩慢地轉變成斜方硫。α-硫熔點為112.8℃，β-硫熔點為119℃。它們都易溶於CS2中。實驗表明，α-硫及β-硫都是由S8環狀分子組成。α-硫為黃色，密度為2.06克/釐米;；β-硫為淺黃色，密度為1.96克/釐米製備純品方法也不同。斜方硫是硫由二硫化碳結晶而得之緊密的黃色晶體。融化硫於部份凝固後，倒出多餘液體，剩下無數之針形晶體即為單斜硫。實際上，所有的物態中（固態、液態和氣態），硫都有不同的同素異形體，這些同素異形體的相互關係還沒有被完全理解請採納。