三氟甲磺酸的pKa=-14.7(±2.0) ，属于有机超强酸，其酸性超过100%的硫酸(硫酸的pKa约为-3)。
具有强酸性和还原性。一般用作有机合成试剂。
当溶解有三氟化硼(BF3)、五氟化磷、五氟化砷等强路易斯酸时因为生成了稳定的配合酸:H[CF3SO3BF3]、H[CF3SO3PF5]、H[CF3SO3AsF5]从而酸性变得更强。
在空气中发烟，这是因为它具有强烈的吸水性，易与空气中的湿气反应形成稳定的一水合物CF3SO3H·H2O，熔点为34 °C。极易溶于水，融水释放出大量的热。
加热条件下可与五氧化二磷反应得三氟甲磺酸酐(类似的，浓硫酸和五氧化二磷反应得三氧化硫)
