纯过氧化氢是淡蓝色的粘稠液体，熔点-0.43 °C，沸点150.2 °C。凝固点时固体密度为1.71g/cm3，密度随温度升高而减小。它的缔合程度比H2O大，所以它的介电常数和沸点比水高。纯过氧化氢比较稳定，若加热到153 °C便猛烈的分解为水和氧气。

    过氧化氢分子为椅型结构，见下图。左图为气态时的结构，右图为固态晶体时的结构：

    过氧化氢可溶于乙醇、乙醚，不溶于苯。对有机物有很强的氧化作用，一般作为氧化剂使用。

    久置于实验室的过氧化氢溶液会变质，其原因就是过氧化氢会分解成水和氧气，在常温下过氧化氢就会分解放出氧气，但是速度非常非常慢，肉眼是看不见的，为了加速反应的进行，可以采取加热的方式，加热时过氧化氢会比较快的分解出氧气（“比较快”是和常温下比较），但是与此同时，大量的水蒸气也会随之蒸发出来，所以这样的做法并不是很理想的实验室制备氧气的方法。但是加热确实会产生氧气的。