三硫化二鐵，為黑色固體，常溫下易轉變為黃綠色。相對密度4.3 g/cm。不溶于水,在20°C以上的水中分解成硫化亞鐵和硫。遇酸分解，放出硫化氫氣體，隨后硫化氫被溶液中的三價鐵離子氧化，生成硫單質和二價鐵離子。

三硫化二鐵簡稱硫化鐵，并不能用三價鐵與硫化氫反應制取，因為會發生氧化還原反應，因此中學教材一般也認為其并不存在。但是干態的三價非離子鐵并不能氧化-2價硫元素，而且在強堿性溶液中，三價鐵離子可以與硫離子反應生成三硫化二鐵沉淀。所以硫化鐵其實是存在的，并且相對也較穩定。硫化鐵一般是氧化鐵脫硫劑脫硫后的產物。氧化鐵脫硫是*常見的脫硫手段。下邊是產生硫化鐵的機理：

氧化鐵脫硫劑是一種以活性氧化鐵（Fe2O3）的水合物為主要脫硫成份的一種脫硫劑。常溫下，氧化鐵（Fe2O3）分為α—水合物和γ水合物，兩種水合物都具有脫硫作用。非水合物的氧化鐵常溫下不具有脫硫作用。氧化鐵脫硫劑因其硫容大、價格低、可在常溫下空氣再生等特點在近幾年迅速推廣，更主要的原因是可以在無氧條件下脫硫氣源中的H2S（活性炭無氧條件下不脫硫），經過近幾年的改進，使氧化鐵的耐水強度、脫硫精度得到了很大的提高，適應了大多數工業的脫硫工程。