В присутствии воды образуется гидроксид таллия. Серная и азотная кислоты быстро растворяют таллий с образованием сульфатных и нитратных солей, в то время как соляная кислота образует слой нерастворимого хлорида таллия (I).
Серная кислота используется для растворения таллия в виде сульфата таллия (I).