분자식은 Na₂O₂이며, 금속나트륨을 마른 공기 속에서 300℃ 로 가열하면 얻을 수 있는 연한 황색 가루이다. 정방결정계이며, 염화수은(I)과 비슷한 Na⁺[O-O]²-Na⁺의 구조이다. 녹는점 460℃. 비중 2.805. 가열하면 황색으로 변하지만 냉각시키면 복귀한다. 황과 접촉하면 발화하고 알루미늄 가루나 목탄 등과 접촉시키면 폭발한다. 물과 격렬하게 반응하여 산소를 발생하고 수산화나트륨이 되지만 차고 붉은 수용액이나 산성에서는 과산화수소를 생성한다. 찬 수용액을 진공 증류하면 8수화염이 나온다. 또 에탄올과 반응하여 과산화수소나트륨을 만든다. 강한 산화제로서 이산화 탄소와 반응하여 탄산 나트륨과 산소로 일산화탄소와 반응하여 탄산 나트륨으로 변한다. 산화제로서 여러 가지 표백에 쓰이고 또 분석시약으로도 이용된다. 용융하여 작은 입방체로 뭉친 것을 시판하기도 한다. 초과산화나트륨을 과산화나트륨에 포함시킬 때도 있다.