碳原子以三个sp²杂化轨道形成三个σ键。其中一个是和氧形成一个σ键。这三个键在同一平面上。碳原子的一个p轨道和氧的一个p轨道彼此重叠起来形成一个π键,与三个σ键所成的平面垂直。键角∠HCH=111.5°,∠HCO=121.8°。键长:碳氢键:120.3pm、碳氧双键:110pm。偶极矩7.56×10⁻³ºC·m。为无色水溶液或气体,有刺激性气味。易溶于水和乙醚,水溶液浓度最高可达55%,pH值:2.8~4.0.,能与水、乙醇、丙酮等有机溶剂按任意比例混溶。液体在较冷时久贮易混浊,在低温时则形成三聚甲醛沉淀。蒸发时有一部分甲醛逸出,但多数变成三聚甲醛。该品为强还原剂,在微量碱性时还原性更强。在空气中能缓慢氧化成甲酸。蒸汽相对密度1.081-1.085 g/mL(空气=1),相对密度0.82g/mL(水=1),折射率(nD₂₀)1.3755-1.3775,闪点56℃(气体)、83℃(37%水溶液,闭杯),沸点-19.5℃(气体)、98℃(37%水溶液),熔点-92℃,自燃温度430℃,蒸汽压13.33kPa(-57.3℃),爆炸极限空气中7%-73%,V/V。辛醇-水分配系数0.35,临界温度137.2~141.2℃,临界压力6.784~6.637MPa,黏度0.242mPa·s(-20℃)。是强还原剂,其蒸气与空气形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。在一般商品中,都加入10%~12%的甲醇作为抑制剂,否则会发生聚合。纯甲醛有强还原作用,特别是在碱溶液中。