二硫鍵結合能力較強，典型的二硫鍵鍵離解能為60 kcal/mol (251 kJ/mol)。由于二硫鍵比C-C鍵和C-H鍵弱40%左右，在許多分子中二硫鍵往往是”弱鍵”。此外，S-S鍵反映了二價硫的極化特性，容易被極性試劑（包括親電試劑和親核試劑，特別是親核試劑）切斷 。
二硫鍵的長度約為2.05 A，比C-C鍵長約0.5 A。繞S-S軸旋轉的勢壘較低。二硫化物對接近90°的二面角有明顯的偏好。當角度接近0°或180°時，二硫化物是一種更好的氧化劑。兩個R基團相同的二硫化物稱為對稱二硫化物的，例如二苯二硫和二甲基二硫。當兩個R基團不完全相同時，該化合物被稱為不對稱或混合二硫化物。