硫酸コバルトは、異なる物理特性を持つ複数の水和形態で存在します。無水物は紫色の斜方晶結晶で、密度は3.71 g/cm³、融点は700 °Cを超えます。一水和物は深紅色の斜方晶結晶で密度は3.08 g/cm³、七水和物は深紅色の単斜晶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溶けやすく、一方で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工業プロセスに適用できます。