硫有多种同素异形体，最常见的是斜方硫（又叫菱形硫、α-硫）和单斜硫（又叫β-硫）。单斜硫和斜方硫是单质硫在不同温度下的变体。单斜硫是针状晶体，只稳定存在于95.6℃以上，在室温下它缓慢地转变成斜方硫。α-硫熔点为112.8℃，β-硫熔点为119℃。它们都易溶于CS2中。

实验表明，α-硫及β-硫都是由S8环状分子（皇冠构型）组成，每个S原子采取sp3杂化态，与另外两个硫原子形成共价单键相连接。α-硫为黄色，密度为2.06克/厘米;；β-硫为浅黄色，密度为1.96克/厘米;它们导热性，导电性都很差，性松脆，不溶于水，能融于CS2中（从中再结晶，可得到纯度很高的晶状硫）。