Na2CO3 khan là chất bột màu trắng, hút ẩm và nóng chảy ở 851 °C, nóng chảy không phân hủy tới 853 °C[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 hiđrat. Từ trong dung dịch, ở dưới 32,5 °C natri cacbonat kết tinh tạo Na2CO3.10H2O, giữa khoảng 32,5 - 37,5 °C tạo Na2CO3.7H2O, trên 37,5 °C biến thành Na2CO3.H2O, và đến 107 °C thì mất nước hoàn toàn thành natri cacbonat khan[1].

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