硫酸二甲酯是一種有機化合物，結構式為(CH3O)2SO2。為無色或微黃色，略有蔥頭氣味的油狀易燃性液體。低溫時微溶于水，常溫時易溶于水，易溶于乙醚、乙醇、氯仿等有機溶劑。冷水中緩慢分解，隨著溫度上升而加速，50℃時形成未分解的硫酸二甲酯霧，極易水解成硫酸和甲醇，188℃完全分解。屬于高毒類。具有強烈的刺激和腐蝕性，并有遲發性生物效應。遇熱、明火或氧化劑可燃。常作為甲基化試劑使用，硫酸二甲酯是可使DNA甲基化的試劑。經甲基化后，DNA可在甲基化位置被降解 。將無水甲醇加入冷至-10℃的氯磺酸或發煙硫酸中，在減壓下經蒸餾而制得 。在農藥制造業、有機化工原料制造業、染料制造業、催化劑及助劑制造業、塑料制造業、日用化學產品制造業、醫藥工業等有廣泛用途。

硫酸二甲酯遇堿迅速分解，遇水或濕氣時水解，在冷水中分解緩慢，產生硫酸氫甲酯和甲醇，隨溫度上升分解加快，在50℃時能生成硫酸二甲酯氣霧并水解為硫酸和甲醇。水解反應速率常數：1.7×10-4/s（25℃，pH=7，半衰期1.15 h） ，反應先生成硫酸一甲酯和甲醇 ，之后進一步水解生成硫酸，并伴有放熱。