Le dioxyde de soufre est un produit utilisé de longue date lors des différentes phases de la vinification et de la conservation du vin. En cours de vinification il agit comme stabilisant et prévient les développements non souhaités de micro-organismes (bactéries, levures) pouvant être à l'origine de déviations gustatives. Le soufre est également utilisé pour stabiliser le vin une fois celui-ci mis en bouteilles. Un vin très sulfité sera ainsi plus tolérant aux variations de températures et à de mauvaises conditions de transport. À l'inverse, un vin sans soufre ou peu soufré pâtira davantage d'une mauvaise conservation. Les vins sans soufre sont en particulier très sensibles aux températures supérieures à 15 °C. Au-delà de cette limite, la fermentation peut même reprendre si des sucres résiduels sont présents, comme c'est le cas dans les vins moelleux et liquoreux.
Les quantités de soufre ajoutées au raisin ainsi que les moments choisis pour ces adjonctions varient d'un domaine à l'autre et dépendent des habitudes du vigneron ou du maître de chai, du type de vin produit et de la qualité sanitaire du millésime. Ainsi, les producteurs bio ou biodynamistes utilisent souvent des doses minimes de soufre tandis que les négociants en ajoutent généralement des quantités importantes[non neutre]. Les vins rouges sont souvent moins sulfités que les vins blancs ou rosés, car les tanins qu'ils contiennent sont réputés faire office de stabilisants naturels. Enfin, les vins blancs demi-secs, moelleux et surtout liquoreux reçoivent des doses de soufre plus importantes que les vins secs. La présence de sucres résiduels (sucres non transformés en alcool par les levures) les rend en effet plus fragiles. Une dose importante de soufre est censée prévenir toute refermentation du vin alors qu'il est en bouteille.
Un premier ajout de sulfites peut avoir lieu dès l'encuvage (mise des raisins en cuve, immédiatement après la vendange). Il a pour but d'empêcher le développement d'une flore indigène (bactéries et levures) et permet un ajout ultérieur de levures exogènes (non issues du domaine viticole). Les levures indigènes sont en effet moins prévisibles que les levures exogènes sélectionnées multipliées par les laboratoires agro-alimentaires. Ces dernières présentent une viabilité bien contrôlable et confèrent au vin un profil aromatique plus prévisible (absence d'odeurs soufrées, faible production d'acidité volatile...). Le sulfitage précoce des raisins et l'utilisation de levures exogènes est une pratique usuelle dans beaucoup de domaines viticoles, il fait même autorisé dans les cahiers des charges « Bio ». Ce mode opératoire est dénoncé par certains vignerons comme une négation de la notion de terroir.
Lors d'un arrêt de fermentation avant la dégradation complète des sucres, il est possible de sulfiter. Dans ce cas, l'ajout de SO permet de maîtriser les développements bactériens avant la reprise de fermentation. À la fin de la fermentation alcoolique, on peut en ajouter pour empêcher la fermentation malolactique, ou bien attendre que celle-ci se déroule grâce aux bactéries lactiques. D'autres ajouts peuvent avoir lieu tout au long de l'élevage du vin, c'est-à-dire au cours de la période qui suit la fermentation alcoolique et qui se termine par la mise en bouteilles. Enfin, une dernière dose de soufre peut être ajoutée "à la mise", c’est-à-dire lors du conditionnement final du vin en bouteilles.
Le soufre utilisé en pulvérisation lors du soufrage de la vigne au cours du cycle végétatif, en traitement préventif ou curatif contre de nombreuses maladies (oïdium), n'a pas la même origine. C'est toutefois rarement ces traitements -généralement lessivés par les précipitations- que l'on retrouve dans le vin en bouteille.
Enfin, disons qu'un vin totalement dépourvu de soufre n'existe pas car la levure produit une certaine quantité de cette substance. Mais l'étiquette « sans soufre » désigne des vins dans lesquels on n'en ajoute pas pendant la vinification ou l'élevage. L'étiquetage pour la France est obligatoire depuis 2005 : au-delà d'une teneur de 10 mg par litre exprimée en SO, l'étiquette du vin doit mentionner "contient des sulfites" ou "contient du SO"
Dans le monde du vin, on emploie plutôt l'expression « anhydride sulfureux » pour désigner le SO. Il y a d'autres synonymes comme dioxyde de soufre et bioxyde de soufre pour désigner le SO.