Večina učinkov žveplove kisline je posledica njene močne kislosti in velike afinitete do vode. Korozijo kovin z žveplovo kislino povzroča njena kislost. Učinki žveplove kisline na organske materiale, vključno s človeškim tkivom, so v veliki meri posledica njenih dehidracijskih lastnosti. Materiali, kot so les, papir in bombažna tkanina, se ob stiku s kislino hitro zoglenijo.
Učinki žveplove kisline na kovine so značilni za močno kislino: reagira s tistimi kovinami, ki so bolj reaktivne od vodika, da tvori kovinsko sulfatno sol in sprošča vodikov plin. Na ta način bo reagiral s številnimi običajnimi kovinami, vključno z železom, cinkom in aluminijem. Reakcija je močnejša z razredčeno kislino kot s koncentrirano kislino. To omejuje materiale, ki se lahko uporabljajo za shranjevanje kisline, čeprav se lahko v koncentrirani obliki hrani v rezervoarjih iz nerjavnega jekla. Sproščanje vodikovega plina predstavlja potencialno nevarnost eksplozije v primeru razlitja ali puščanja, če kislina pride v stik s kovinami.
Žveplova kislina je zelo močno dehidracijsko sredstvo in veliko toplote se sprosti, ko koncentrirana kislina pride v stik z vodo. Če presežku kisline dodamo vodo, proizvedena toplota povzroči, da voda takoj zavre, kar lahko povzroči, da se kislina razprši po širokem območju. Zaradi tega je treba koncentrirano žveplovo kislino vedno razredčiti tako, da jo počasi dodajamo vodi; procesa se nikoli ne sme obrniti.
Dehidracijski učinki žveplove kisline pojasnjujejo njene reakcije s številnimi običajnimi organskimi materiali. Odstranil bo vodik in kisik iz molekul, ki vsebujejo te elemente v razmerju 2:1 v molekuli vode (H2O) – na primer ogljikovih hidratov –, ki vključujejo sladkorje, škrob in celulozo. Žveplova kislina reagira z ogljikovimi hidrati, da odstrani vodik in kisik, za seboj pa pušča ogljik. To ponazarja dobro znana laboratorijska demonstracija; koncentrirano žveplovo kislino dodamo namiznemu sladkorju saharoze v čaši in jo hitro pretvorimo v maso oglja, pri čemer se proizvede veliko toplote. To je razlog, da žveplova kislina oglenijo les in papir – snovi, ki so sestavljene predvsem iz ogljikovih hidratov.
Učinki žveplove kisline na kožo so dobro dokumentirani in so spet posledica dehidracijskih lastnosti kisline in ne njene kislosti. Stik s kožo s koncentrirano kislino povzroči bolečino in otekanje tkiva v nekaj sekundah. Če je stik dovolj dolgotrajen, lahko nastanejo globoke opekline in nekaj zogleljenja, kar povzroči rjavo obarvanje. Zaradi povzročene otekline opekline žveplove kisline pogosto povzročijo trajne brazgotine.
Pri uporabi žveplove kisline je treba vedno nositi ustrezne zaščitne rokavice in zaščitna očala; priporočljiva sta tudi ščitnik za obraz in zaščitni predpasnik. Majhna razlitja na nezaščiteno kožo lahko odpravite s takojšnjim umivanjem z veliko vode. Večja razlitja predstavljajo tveganje za škropljenje kisline, če vodo nanesete takoj – bolje je, da pred pranjem hitro obrišete čim več kisline.
Žveplova kislina pri sobni temperaturi ni hlapna in zato običajno ne predstavlja nevarnosti pri vdihavanju; vendar v primeru, da ta kislina ali njen industrijski predhodnik, žveplov trioksid pride v stik z vodo, lahko burna reakcija povzroči drobno meglico kapljic žveplove kisline. To lahko pri vdihavanju poškoduje oči, dihala in pljuča. Kronična izpostavljenost meglici žveplove kisline – na primer v obratu za žveplovo kislino – ima lahko dolgoročne učinke na zdravje in lahko predstavlja tveganje za nastanek raka za delavce.
Reakcije žveplove kisline z drugimi materiali lahko povzročijo nevarne produkte. Ob stiku s halogenidi, kot so kloridi, fluoridi in bromidi, na primer sprošča strupene in jedke hlape. Stik s klorati in permanganati proizvaja močno oksidativne spojine, ki predstavljajo nevarnost požara ali eksplozije.