N2O5很不穩定,純品在室溫下易升華,受日光照射則爆炸分解為N2O4和氧氣。不論是純品還是處于溶劑中,N2O5在空氣中都很容易吸潮生成硝酸。
低溫時N2O5為白色鱗片狀結晶，密度為1.642g/cm3，熔點30℃ [4] ，在室溫下有升華現象。隨著溫度的上升，白色晶體逐漸變為淺黃、橘黃，甚至棕褐色，45℃左右呈液態并分解釋放出氧氣和二氧化氮等，若遇高溫或可燃性物質，就會發生爆炸。純品N2O5在0℃環境下10d分解一半，在20℃環境下10h可分解一半，在-60℃以下環境中可存儲1a。
