硫酸コバルトは, 物理的性質が異なる複数の水和形態で存在します。無水物は紫色の斜方晶で, 密度は 3.71 g/cm³, 融点は 700 °C 以上です。一水和物は深紅色の斜方晶で 3.08 g/cm³, 七水和物は深紅色の単斜晶系柱状結晶として現れ, 密度は 2.03 g/cm³ です。 七水和物は徐々に結晶水を失い, 約 41 °C で六水和物に変化し, さらに約 74 °C で一水和物に変化します。無水硫酸コバルトと七水和物はいずれも水に非常によく溶けますが, 一水和物は沸騰水にゆっくり溶解するため, 硫酸コバルトはさまざまな水系および高温の工業プロセスに適用できます。