La structure cristalline du soufre est un système cristallin orthorhombique, dans lequel les atomes de soufre sont disposés selon un arrangement octaédrique déformé. Cette structure est connue sous le nom de soufre α ou soufre rhombique. Les atomes de soufre de cette structure cristalline sont liés par des liaisons covalentes, formant des anneaux S8. Ces anneaux sont ensuite empilés en zigzag, ce qui donne la structure cristalline orthorhombique globale. À des températures supérieures à 95,6 °C, le soufre se transforme en une structure cristalline monoclinique, le β-soufre. Dans cette phase, les anneaux S8 sont disposés selon une structure plissée plus régulière.