过氧化氢可与水以任意比例互溶，因其可以发生微弱电离，所以溶液呈弱酸性。过氧化氢与过量氢氧化钠反应的产物是NaO和HO。而与氢氧化钡反应时产物为过氧化钡。过氧化氢分子为椅型结构，上图为气态时的结构，下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。
催化剂.体内的过氧化氢酶（Catalase）可以催化双氧水的分解反应，使其释放出氧气，转化为对有机体无毒的水：而二氧化锰、碘化钾等都能催化过氧化氢的分解。Sec