Natri đithionat là một hợp chất rất bền, không bị oxi hóa bởi kali pemaganat, đicromat hay brom. Nó có thể bị oxi hóa thành sunfat dưới điều kiện oxi hóa mạnh: đun sôi trong vòng 1 giờ với dung dịch axit sunfuric 5 M có chứa lượng dư kali đicromat, hay xử lý với lượng dư hiđro peroxit rồi đun sôi với dung dịch axit clohiđric đậm đặc. Sự biến đổi năng lượng tự do Gibbs cho quá trình oxi hóa là khoảng −300 kJ/mol.