尿素可與酸作用生成鹽。有水解作用。在高溫下可進行縮合反應，生成縮二脲、縮三脲和三聚氰酸。加熱至160℃分解，產生氨氣同時變為異氰酸。因為在人尿中含有這種物質，所以取名尿素。尿素含氮(N)46%，是固體氮肥中含氮量最高的。
尿素在酸、堿、酶作用下（酸、堿需加熱）能水解生成氨和二氧化碳。
對熱不穩定，加熱至150~160℃將脫氨成縮二脲。硫酸銅和縮二脲反應呈紫色，可用來鑒定尿素。若迅速加熱將脫氨而三聚成六元環化合物三聚氰酸。【機理：先脫氨生成異氰酸（HN=C=O），再三聚。】
與乙酰氯或乙酸酐作用可生成乙酰脲與二乙酰脲。
在乙醇鈉作用下與丙二酸二乙酯反應生成丙二酰脲（又稱巴比妥酸，因其有一定酸性）。
在氨水等堿性催化劑作用下能與甲醛反應，縮聚成脲醛樹脂。
與水合肼作用生成氨基脲。