硫化物體系的固體電解質可認為是由硫化鋰及錯、磷、硅、鈦、鋁、錫等元素的硫化物組成的多元復合材料，材料物相同時涵蓋晶態和非晶態。硫的離子半徑大，使得鋰離子傳輸通道更大；電負性也適宜，所以硫化物固體電解質在所有固體電解質中鋰離子電導最好，其中Li-Ge-P-S體系在室溫下的鋰離子電導可以和電解液直接相比。另外，硫化物固體電解質的機械強度較大，其對高容量硫正極的兼容性最好。
硫化物固體電解質的主要缺點包括：硫的電負性不及氧，使得搭配高電壓正極時電解質層部分貧鋰，增大了界面電阻；搭配金屬鋰負極時生成的SEI 膜阻抗也較大；硫化物為無機非金屬顆粒，循環過程中也存在相對嚴重的電解質-電極界面劣化問題。另外，材料體系對水、氧等非常敏感，一旦發生事故同樣易燃；薄層化也困難。這些使得其制造工藝要求非常高。