Uranyl(VI) bromide là chất rắn màu đỏ nhạt, chuyển sang màu vàng trong không khí ẩm. Nó không bền về nhiệt và làm mất màu nước brom ở nhiệt độ thường. Uranyl(VI) bromide khi đun nóng đến 350 ℃, nó phân hủy trong vòng 48 giờ. Trong dung môi phối trí, uranyl(VI) bromide tạo thành các hợp chất phức tương ứng với công thức UO2Br2·L (L = acetonitrile), UO2Br2·2L (L = anhydride acetic, đietyl ete, N-metylacetanilit), UO2Br2·3L (L = N, N-đimetylfomamit) và UO2Br2·4L (L = đimetyl sunfoxit). Uranyl(VI) bromide tạo thành trihydrat UO2Br2·3H2O, bền ở dạng tinh thể hình kim màu vàng đậm từ dung dịch nước HBr. Làm khô qua axit photphoric tạo ra monohydrat UO2Br2·H2O. Trihydrat bền trong không khí và mất một phân tử nước khi đun nóng đến 60 ℃.[4] Trong chất lỏng ion, uranyl(VI) bromide tạo thành anion tetrabromo, [UO2Br4]2− tương ứng với các ion bromide.[5]