Axit propionic có các tính chất vật lý trung gian giữa các tính chất của các axit cacboxylic nhỏ hơn như axit fomic và axit axetic, với các axit béo lớn hơn. Nó hòa tan trong nước nhưng có thể bị loại ra khỏi nước bằng cách cho thêm muối. Giống như axit axetic và axit fomic, dạng khí của nó vi phạm nghiêm trọng định luật khí lý tưởng do nó không chứa các phân tử axit propionic riêng rẽ mà lại có các cặp liên kết hydro giữa các phân tử. Nó cũng có sự bắt cặp này khi ở trạng thái lỏng.

Về mặt hóa học, axit propionic thể hiện các tính chất chung của axit cacboxylic, và tương tự như phần lớn các axit cacboxylic khác, nó tạo ra các hợp chất amit, este, anhydrit và clorua. Nó cũng có thể tham gia phản ứng halogen hóa pha alpha với brom khi có mặt PBr3 làm chất xúc tác (phản ứng HVZ) để tạo ra CH3CHBrCOOH.