纯过氧化氢是淡蓝色的粘稠液体，熔点-0.43 °C，沸点150.2 °C，纯的过氧化氢其分子构型会改变，所以熔沸点也会发生变化。凝固点时固体密度为1.71g/，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，加热到153 °C便猛烈的分解为水和氧气，值得注意的是，过氧化氢中不存在分子间氢键。

过氧化氢对有机物有很强的氧化作用，一般作为氧化剂使用。