過氧化氫能與水、乙醇或乙醚以任何比例互溶。不溶於苯、石油醚。
過氧化氫水溶液為無色透明液體,俗稱雙氧水。純過氧化氫是淡藍色的粘稠液體,熔點-0.43 °C,沸點150.2 °C,純的過氧化氫其分子構型會改變,所以熔沸點也會發生變化。凝固點時固體密度為1.71g/cm³,密度隨温度升高而減小。它的締合程度比H2O大,所以它的介電常數和沸點比水高。純過氧化氫比較穩定,加熱到153 °C便猛烈的分解為水和氧氣。