硫代硫酸盐(^{2–}$)的2个硫原子的价态不同，外围硫原子呈现[[0. 硫烷硫（Sulfane sulfur）]]性质，但目前化合价尚有争议，大部分人认为是0价。^{2–}$是生物体较好的硫源，可以经过同化途径产生有机硫，胞外进入或S与^{2–}$自发形成^{2–}$最主要的氧化途径是经过Sox系统氧化为^{2–}$排出体外。
Sox系统是由7个核心蛋白SoxABCDXYZ构成的酶复合物，该系统最先在Paracoccus pantotrophus中发现，只存在于细菌的周质空间。SoxA和SoxX组成的异源二聚体SoxXA与^{2–}$形成复合物并释放2个电子，随后与SoxYZ复合物中SoxY的C末端保守氨基酸Cys结合，同时释放SoxXA，随后SoxB催化SoxYZ复合物上的磺酸基团水解生成^{2–}$，该反应未被直接证实。当存在SoxCD异源四聚体复合物时，催化SoxYZ复合物上剩余的[[0. 硫烷硫（Sulfane sulfur）]]脱氢加氧，释放6个电子，再一次经SoxB水解生成第2个^{2–}$；当缺少SoxCD时，SoxYZ复合物上的[[0. 硫烷硫（Sulfane sulfur）]]会形成胞内硫粒，通过rDSR系统进一步氧化。在这个过程中，SoxY除了能与^{2–}$结合外，还可以与硫化物、零价硫和亚硫酸盐结合。体外实验将SOX系统各个元素组合在一起代谢$，但缺少体内验证。
除此之外，连四硫酸盐代谢(S4I)途径广泛分布在β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria中，尤其是专性化能自养菌Acidithiobacillus、Thermithiobacillus、Halothiobacillus和Tetrathiobacte等。该途径涉及两个酶，膜结合的TQO(硫代硫酸盐醌氧化还原酶)将^{2–}$氧化成^{2–}$暂时储存，铁氰化物或癸基泛醌(DQ)进行电子传递；而TetH(连四硫酸盐水解酶)可以水解S4O62–生成^{2–}$和其他一些产物，该酶的定位和催化机理还需进一步验证。
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硫代硫酸盐的氧化主要由Sox系统完成，其中，SoxYZ是底物结合蛋白，负责通过其巯基-SH特异性结合硫代硫酸盐，在SoxXA的辅助下，硫代硫酸盐与SoxYZ结合生成SoxYZ-S-S-SO32–，该中间产物再经水解酶SoxB的催化释放一分子硫酸盐并产生SoxYZ-S-S–；在不同种类的细菌中，进一步氧化SoxYZ-S-S–所产生的中间产物依赖于酶的种类。在存在血钼蛋白SoxCD的细菌中如A. vinosum，SoxYZ-S-S–会继续在SoxCD的催化下生成SoxYZ-S-SO32–，此时该产物会经SoxB水解并释放第二个硫酸盐分子，不会生成硫球；而在不存在SoxCD时，SoxY结合的硫(SoxYZ-S-S–)会通过未知途径以硫球的形式储存于周质空间。不光在自养细菌中，在异养细菌如C. pinatubonensis JMP134等基因组中，也具有能够氧化硫代硫酸盐的Sox系统，说明该系统是一种广泛存在的硫氧化系统，但它在异养细菌中的生理功能尚不明确。
最近有研究报道了在南海的深海冷泉细菌Erythrobacter flavus中发现一种硫代硫酸盐代谢的新途径，证明了部分Sox系统的酶可以联合其他酶共同完成其氧化过程，2个硫代硫酸盐分子在硫代硫酸盐脱氢酶(thiosulfate dehydrogenase A，TsdA)的催化下生成连四硫酸盐，SoxB将连四硫酸盐进行水解释放出硫酸盐，而剩余的硫烷或附着在膜结合的硫醇基团上，或逐步生成多硫化物形成稳定的S8，S8最终会被SdoA和SdoB (两种PDO)氧化为硫酸盐。
动物线粒体中，H2S氧化产生的硫代硫酸盐会作为硫烷的供体被ST转移到GSH，生成过硫化物(GSS–)，GSS–被ETHE1 (即PDO)氧化为亚硫酸盐，进而被亚硫酸盐氧化酶(SOE)氧化为硫酸盐，这一过程普遍存在于多种动物中。