三氧化硫（Sulfur trioxide，化学式SO3）是一种 硫的氧化物，在常温常压下为无色易升华的固体，有三种物相：α-SO3为丝质纤维状和针状，密度1.97g/cm³，熔点62.3℃；β-SO3为石棉纤维状，熔点62.4℃，在50℃可升华；γ-SO3为玻璃状，熔点16.8℃，沸点44.8℃。三氧化硫溶于水，并跟水反应生成硫酸和放出大量的热，因此又称硫酸酐。
三氧化硫是一种严重的污染物，是形成酸雨的主要来源之一。它的气体形式具有刺激性气味，对人味道刺激。三氧化硫在标准状况下为固态，加热后转化为气态。
此外，三氧化硫还是一种强氧化剂，在高温时能够氧化硫、磷、铁、锌以及溴化物、碘化物等。它还可以与碱性氧化物反应生成盐。
三氧化硫在工业上有着广泛的应用，例如用于有机化合物的磺化及硫酸盐化方面，也用于制备硫酸。