水溶液為無色透明液體，溶于水、醇、乙醚，不溶于苯、石油醚。
純過氧化氫是淡藍色的粘稠液體，熔點-0.43 °C，沸[3] 點150.2 °C，純的過氧化氫其分子構型會改變，所以熔沸點也會發生變化。凝固點時固體密度為1.71g/，密度隨溫度升高而減小。它的締合程度比H2O大，所以它的介電常數和沸點比水高。純過氧化氫比較穩定，加熱到153 °C便猛烈的分解為水和氧氣，值得注意的是，過氧化氫中不存在分子間氫鍵。
過氧化氫對有機物有很強的氧化作用，一般作為氧化劑使用。