Na2CO3 khan là chất bột màu trắng, hút ẩm và nóng chảy ở 851 ℃, nóng chảy không phân hủy tới 853 ℃[1], còn cao hơn nhiệt độ này thì bắt đầu phân hủy[2].

Na2CO3 dễ tan trong nước, khi tan trong nước phát ra nhiều nhiệt do tạo thành hydrat. Từ trong dung dịch, ở dưới 32,5 ℃ natri cacbonat kết tinh tạo Na2CO3·10H2O, giữa khoảng 32,5–37,5 ℃ tạo Na2CO3·7H2O, trên 37,5 ℃ biến thành Na2CO3·H2O, và đến 107 ℃ thì mất nước hoàn toàn thành natri cacbonat khan[1].

Độ tan của các hydrat chứa nhiều phân tử nước tăng theo nhiệt độ, còn của monohydrat thì ngược lại[1]. Trong không khí, decahydrat Na2CO3·10H2O dễ mất bớt nước kết tinh, tạo thành bột trắng vụn Na2CO3·5H2O.[2]