四溴化钍存在低温的α型和高温的β型，它们都是白色潮解性固体，极易溶于水、乙醇和乙酸乙酯。它在标准状况下可以和氟气反应，加热时和氯气或氧气反应。β型溴化钍在室温时是介稳的，经过10至12周转化为α型，而α型至β型的转变在420 °C左右发生。α型溴化钍是正交晶系晶体，而β型溴化钍是四方晶系晶体，空间群"I"4/amd。它的一些水合物是已知的，这些水合物加热生成溴氧化钍。