A temperatura ambiente, el carbonato de sodio (Na2CO3) es un polvo blanco grisáceo e inodoro que es higroscópico. Esto significa que cuando se expone al aire, puede absorber espontáneamente moléculas de agua. Otro compuesto conocido que tiene esta cualidad higroscópica es el azúcar. El carbonato de sodio tiene un punto de fusión de 1.564 °F (851 °C), una densidad de 2,53 g/cm3 y es soluble en agua. Una solución acuosa de carbonato de sodio tiene un pH básico y un fuerte sabor alcalino. Cuando se coloca en una solución ligeramente ácida, se descompone y forma burbujas. Este efecto, llamado efervescencia, se encuentra en muchos productos antiácidos comerciales que utilizan carbonato de sodio como ingrediente activo.
El carbonato de sodio anhidro (sin agua) puede absorber varias cantidades de agua y formar hidratos que tienen características ligeramente diferentes. Cuando se absorbe una molécula de agua por cada molécula de carbonato de sodio, la sustancia resultante, el carbonato de sodio monohidratado, se representa con la fórmula química Na2CO3 – H2O. Este compuesto tiene una densidad ligeramente menor que la versión anhidra. Otro hidrato común se forma por la absorción de diez moléculas de agua por cada molécula de carbonato de sodio. Este compuesto, Na2CO3- 10H2O, conocido como carbonato de sodio decahidratado, existe como cristales transparentes que efervescen fácilmente cuando se exponen al aire.