El SO₂ se emite principalmente por la combustión de carbón y petróleo con alto contenido de azufre. En la atmósfera se oxida a ácido sulfúrico, contribuyendo a la lluvia ácida y formando aerosoles de sulfato que reducen la visibilidad y afectan la salud respiratoria.
Las erupciones volcánicas son la fuente natural más importante: una erupción grande puede inyectar millones de toneladas de SO₂ en la estratosfera, enfriando el clima 0,5-1 °C durante 1-2 años (ejemplo: Pinatubo, 1991). Las políticas de desulfuración han reducido drásticamente el SO₂ en Europa desde los años 1980.