Når svovlsyre blandes med vand, sker der en kemisk reaktion. Syren dissocierer til hydrogenioner (H+) og sulfationer (SO42-), mens vandmolekylerne dissocierer til hydrogenioner og hydroxidioner (OH-). Hydrogenionerne fra syren reagerer derefter med hydroxidionerne fra vandet og danner vandmolekyler. Denne reaktion producerer varme og frigiver energi, som er en kemisk ændring.
Den resulterende opløsning indeholder hydroniumioner (H3O+) og sulfationer, og den udviser andre egenskaber sammenlignet med den oprindelige svovlsyre og vand.