三氟甲磺酸是最強有機酸之一。與眼睛接觸將造成嚴重的眼部燒傷，可能失明。與皮膚接觸會造成嚴重的化學燒傷，以及遲滯的嚴重組織損傷。吸入蒸汽會造成嚴重的抽搐反應，炎癥以及水腫。食入會造成嚴重的消化道燒傷。因此，即使是少量的操作，也需要配備適當的防護用具(諸如護目鏡、耐酸堿手套、防毒口罩)，以及良好的通風設施。
將三氟甲磺酸加入極性溶劑中會由于溶解而放熱。這種強烈的放熱與將硫酸溶解于水中的效應相似。但將其溶解于極性溶劑中本身比硫酸溶解于水更加危險。強烈的放熱有可能造成溶劑的揮發甚至爆炸。因此，應當避免將大量的三氟甲磺酸溶解于有機溶劑中。當確實需要這么做時，一定要控制滴加速度，并確保充分攪拌、良好通風，以及可能的冷卻交換裝置，將生成的熱量盡可能充分地帶走。