本申请涉及气体检测技术领域，公开了一种烟气中三氧化硫的在线监测装置，包括：采样枪，用于采集烟气；吸收装置，用于防止二氧化硫氧化和吸收烟气中的三氧化硫；混合箱，用于混合吸收液和沉淀剂，得到混合液；雾化器，用于雾化所述混合液；与雾化器连接的蒸发室，用于干燥混合液雾滴以形成干燥颗粒气流；与蒸发室连通的光散射测量室，用于对干燥颗粒气流进行光散射测量，得到颗粒质量浓度；控制装置，用于根据颗粒质量浓度确定烟气中的三氧化硫浓度。将三氧化硫气态转化为固体，利用光散射法测量三氧化硫浓度，具有准确性高、重复性好、测量速度快、能在线监测的优点，解决了目前三氧化硫监测只能采用离线监测法测量的现状。