Олеумом называют серную кислоту, насыщенную избыточной трехокисью серы и состоящую из смеси серной, пиросерной кислот, возможно также содержит и трисерную кислоту и т.д. При содержании избыточного SO3 40% по массе образуются кристаллы пиросерной кислоты с температурой плавления 33 град.С.

Олеум резко отличается от серной кислоты по свойствам. В отличие от практически нелетучей концентрированной H2SO4, олеум выделяет в воздух летучий SO3, что проявляется в виде дымления. Отсюда олеум нередко называют дымящей серной кислотой. Температура кипения олеума быстро падает с увеличением содержания SO3.

Олеум гораздо более химически активен, чем концентрированная серная кислота. Он окисляет и сульфирует большинство органических веществ, разрушает даже полиэтилен, безразличный к действию большинства других кислот. Водоотнимающее действие его также гораздо более сильное, чем у серной кислоты. Из-за этого олеум чрезвычайно опасен. Если концентрированная серная кислота, попав на кожу, обугливает роговой слой эпидермиса и на этом останавливается, и у неосторожного химика есть много времени на то, чтобы эту кислоту смыть без серьезных последствий, то олеум в этом смысле похож на кислоту из фильмов ужасов. Попытка разбавить олеум водой приводит к катастрофе реакция происходит почти со взрывом, так что разбавляют его серной кислотой.