Natriumklorat er i ren tilstand et hvitt krystallisk salt som er lett oppløselig i vann. Stoffets sterkt oksiderende egenskaper gjør det ekstremt brannfarlig i tørr tilstand, og blandet med organiske materialer er det stor fare for at brann eller eksplosjon kan oppstå. Stoffet er sterkt reaktivt med svovel, fosfor og metaller i pulverform og sterke syrer. Spesielt i kontakt med sukker er det eksplosivt, og den lette tilgjengeligheten av disse to stoffene har gjort det til et vanlig valg for hjemmelagede bomber. Dets oksiderende evne gjør det godt egnet til sine bruksområder. Natriumklorat er i tillegg vannabsorberende. Ved oppvarming til temperaturer over 250 °C dekomponerer natriumkloraten, oksygenet frigjøres og natriumklorid etterlates.