Le soufre (S) possède 25 isotopes et un isomère nucléaire connus, de nombre de masse variant de 26 à 49, dont quatre sont stables : 32S (très majoritaire), 33S, 34S et 36S, pour une masse atomique standard de 32,065(5) u. La prépondérance du soufre 32 est expliquée par sa production à partir du carbone 12 par fusion successive avec cinq noyaux d'hélium 4 dans les réactions alpha précédant les explosions en supernova de type II (voir aussi Fusion du silicium).
Le radioisotope à la demi-vie la plus longue est 35S, avec 87,5 jours, suivi de 38S (170 minutes) et 37S (5 minutes). Tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure à 1 minute, voire pour une grande partie d'entre eux inférieure à la seconde. L'isotope à la durée de vie la plus courte est 49S, avec une demi-vie inférieure à 200 nanosecondes. Les isotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent principalement par émission de positron (β+) en isotopes du phosphore, les plus lourds par désintégration β− en isotopes du chlore.
35S est formé par la spallation des rayons cosmiques de l'argon 40 de l'atmosphère.