过氧化氢能与水、乙醇或乙醚以任何比例互溶。不溶于苯、石油醚。

过氧化氢水溶液为无色透明液体，俗称双氧水。纯过氧化氢是淡蓝色的粘稠液体，熔点-0.43 °C，沸点150.2 °C，纯的过氧化氢其分子构型会改变，所以熔沸点也会发生变化。凝固点时固体密度为1.71g/cm³，密度随温度升高而减小。它的缔合程度比H2O大，所以它的介电常数和沸点比水高。纯过氧化氢比较稳定，加热到153 °C便猛烈的分解为水和氧气。