El azufre ( 16 S) tiene 23 isótopos conocidos con números de masa que van de 27 a 49, cuatro de los cuales son estables: 32 S (95,02 %), 33 S (0,75 %), 34 S (4,21 %) y 36 S (0,02 %). La preponderancia del azufre-32 se explica por su producción a partir del carbono-12 más la captura por fusión sucesiva de cinco núcleos de helio-4 , en el llamado proceso alfa de explosión de supernovas de tipo II (ver quema de silicio ).
Aparte del 35 S, los isótopos radiactivos del azufre tienen una vida comparativamente corta. 35 S se forma a partir de la espalación de rayos cósmicos de 40 Ar en la atmósfera . Tiene una vida media de 87 días. El siguiente radioisótopo de vida más larga es el azufre-38, con una vida media de 170 minutos. El de vida más corta es 49 S, con una vida media inferior a 200 nanosegundos. Los isótopos radiactivos más pesados del azufre se descomponen en cloro .
Cuando se precipitan minerales de sulfuro , el equilibrio isotópico entre sólidos y líquidos puede causar pequeñas diferencias en los valores de δ 34 S de los minerales cogenéticos. Las diferencias entre minerales se pueden utilizar para estimar la temperatura de equilibrio. El δ 13 C y δ 34 S de carbonatos y sulfuros coexistentes se pueden usar para determinar el pH y la fugacidad de oxígeno del fluido que contiene el mineral durante la formación del mineral.
En la mayoría de los ecosistemas forestales , el sulfato se deriva principalmente de la atmósfera; la meteorización de los minerales y las evaporitas también contribuyen con algo de azufre. Se ha utilizado azufre con una composición isotópica distintiva para identificar fuentes de contaminación, y se ha agregado azufre enriquecido como marcador en estudios hidrológicos . Las diferencias en las abundancias naturales también se pueden usar en sistemas donde hay suficiente variación en los 34 S de los componentes del ecosistema. Se ha encontrado que los lagos de las Montañas Rocosas que se cree que están dominados por fuentes atmosféricas de sulfato tienen valores de δ 34 S diferentes de los océanos que se cree que están dominados por fuentes de sulfato de cuencas hidrográficas.