五氧化二氮很容易潮解,而且在10℃以上能分解生成毒氣二氧化氮及氧氣,但在-10℃以下時較穩定。遇高溫及易燃物品,會引起燃燒爆炸。由五氧化二氮引起的火災,可使用水或泡沫進行撲滅。且五氧化二氮屬強氧化劑,與水反應生成強酸。