氫氣在常溫下化學性質穩(wěn)定，穩(wěn)定的化學性質主要決定于組成氫氣的兩個氫原子之間較強的共價鍵。
 

氫氣具有可燃性。在點燃或加熱的條件下，氫氣很容易和多種物質發(fā)生化學反應。純凈的氫氣在點燃時，可安靜燃燒，發(fā)出淡藍色火焰，放出熱量，有水生成。若在火焰上罩一干冷的燒杯，可以燒杯壁上見到水珠。氫氣在發(fā)生燃燒的濃度范圍為4-74%，低于或超過這個濃度，即使在高壓下也不會燃燒或爆炸。在氧氣環(huán)境中，氫氣的燃燒濃度范圍4-94%。當氧氣濃度低于4%時，即使在非常高的壓力條件下，氫氣和氧氣的混合氣都不會燃燒。人們利用氫氣的這個特點把氫氣用于潛水作業(yè)，也可以利用氫氣這些特點設計安全呼吸氫氣的設備。
 

氫氣具有還原性。氫氣的化學性質活潑，與氧發(fā)生化合反應生成水，容易發(fā)生燃燒和爆炸。可燃性也是氫氣具有還原性的體現(xiàn)，是氫氣還原氧氣的性質所決定的。氫氣不但能跟氧單質反應，也能跟某些化合物里的氧發(fā)生反應。例如：將氫氣通過灼熱的氧化銅，可得到紅色的金屬銅，同時有水生成。在這個反應里，氫氣奪取了氧化銅中的氧，生成了水;氧化銅失去了氧，被還原成紅色的銅，證明，氫氣具有還原性，是很好的還原劑，氫氣還可以還原其它一些金屬氧化物，如三氧化鎢、四氧化三鐵、氧化鉛和氧化鋅等。
 

盡管氫氣具有還原性，不等于氫氣在溶液中或生物體內也具有同樣的性質，例如氫氣和氧氣發(fā)生燃燒需要氫氣的濃度為4%以上，燃點為400℃。在人體環(huán)境下，氫氣即使在純氫的環(huán)境下，溶解濃度也只有1.8%，而由于機體溫度只有37℃，這種條件距離氫氣和氧氣發(fā)生反應的條件非常遠，因此氫氣和氧氣在人體內無法發(fā)生反應。這正是長期以來人們把氫氣作為生理學惰性氣體的重要原因。
 

氫氣不僅具有還原性，也具有氧化性。氫氣是由氫原子共價形成的雙原子分子，而每個氫原子可以分別獲得一個電子形成負氫離子，這種情況見于和強還原性金屬發(fā)生反應，其作用類似于氯氣，在這類反應中氫氣屬于氧化劑，可以氧化金屬為金屬離子。嚴格意義上講，氫氣和金屬反應的產物為氫化物，這種物質的特點是具有強還原性，非常容易與水發(fā)生反應釋放大量氫氣。