Оксид таллия (III) представляет собой твердое вещество черного цвета, которое разлагается при температуре выше 800 ° C с образованием оксида таллия (I) и кислорода.
Черный оксид, оксид таллия (III) и гидроксид, гидроксид таллия (III), являются единственными стабильными соединениями +3. При нагревании они распадаются на кислород и оксид таллия (I).