濃硫酸可將許多有機化合物(尤其是糖類如纖維素、蔗糖等)脫水。

反應時，按水分子中氫、氧原子數的比(2∶1)奪取這些有機物分子裡的氫原子和氧原子。例如，濃硫酸跟蔗糖混合時，主要起脫水作用，同時濃硫酸又使遊離出來的碳氧化而生成二氧化碳，它自身還原而生成二氧化硫，反應時放出的熱使水分蒸發。這些作用使有機物脫水後生成的碳的體積膨脹，並呈疏鬆多孔狀。但是，濃硫酸使有機物脫水時，並不一定都有碳遊離出來。例如，用甲酸製取一氧化碳或用酒精製取乙烯時，雖然都用濃硫酸作脫水劑，但沒有碳遊離出來。這兩個反應如下： HCOOH → CO↑+H2O C2H5OH → C2H4↑+H2O 只有濃硫酸才具有脫水性 常用的濃硫酸的質量分數為1.84g/ml

吸水 H2SO4 + nH2O == H2SO4·nH2O脫水反應的歷程比較複雜，通常是含羥基的有機物分子在硫酸分子的作用下除去氫原子、生成碳正離子、分子內結構重排的過程，在這個過程中硫酸分子參與了化學反應，在分子重排時又生成了硫酸分子。

生成的水分子與硫酸分子又要發生化合反應，生成硫酸的水合物。所以，濃硫酸脫水的同時發生的是化學變化。