À temperatura ambiente, o carbonato de sódio (Na2CO3) é um pó branco acinzentado e inodoro, higroscópico. Isto significa que quando é exposto ao ar, pode absorver espontaneamente moléculas de água. Outro composto familiar que tem esta qualidade higroscópica é o açúcar. O carbonato de sódio tem um ponto de fusão de 1,564°F (851°C), uma densidade de 2,53 g/cm3, e é solúvel em água. Uma solução aquosa de carbonato de sódio tem um pH básico e um forte sabor alcalino. Quando é colocada numa solução ligeiramente ácida, decompõe-se e forma bolhas. Este efeito, chamado efervescência, é encontrado em muitos produtos antiácidos comerciais que usam carbonato de sódio como ingrediente ativo.
Carbonato de sódio anidro (sem água) pode absorver várias quantidades de água e formar hidratos que têm características ligeiramente diferentes. Quando uma molécula de água por molécula de carbonato de sódio é absorvida, a substância resultante, carbonato de sódio mono-hidratado, é representada pela fórmula química Na2CO3 – H2O. Este composto tem uma densidade ligeiramente inferior à da versão anidra. Outro hidrato comum é formado pela absorção de dez moléculas de água por molécula de carbonato de sódio. Este composto, Na2CO3- 10H2O, conhecido como carbonato de sódio deca-hidratado, existe como cristais transparentes que facilmente efervescem quando expostos ao ar.