氫氧化鈉于水中會完全解離成鈉離子與氫氧根離子，可與任何質子酸進行酸堿中和反應，以鹽酸為例：
NaOH + HCl = NaCl + H2O
另外，于許多的有機反應中，氫氧化鈉也扮演著催化劑的角色，其中，最具代表性的莫過于皂化反應：
RCOOR' + NaOH = RCOONa + R'OH
之所以氫氧化鈉于空氣中容易變質，是因為空氣中含有二氧化碳:
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
倘若持續通入過量的二氧化碳，則會生成碳酸氫鈉，俗稱為小蘇打，反應方程式如下所示：
Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3
氫氧化鈉腐蝕性極高，就連玻璃制品也無法幸免于難，兩者會生成硅酸鈉，使得玻璃儀器中的活塞黏著于儀器上，無法再次使用之。如果以玻璃容器長時間盛裝熱的氫氧化鈉溶液，會造成玻璃容器損壞，甚至破裂的情況。
兩性金屬會與氫氧化鈉反應生成氫氣，1986年，英國有一油罐車誤裝載重量百分率濃度為25%的氫氧化鈉水溶液，氫氧化鈉便與油罐壁上的鋁產生化學變化，導致油罐因內部壓力過載而永久受損，反應方程式如下所示：
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑
氫氧化鋁為一相當常用于除去水中雜質的膠狀凝聚劑，因過渡金屬的氫氧化物大都不太溶于水，故于自來水中添加明礬可促使過渡金屬以氫氧化物的形式沉淀析出，再利用簡單的過濾設備，即可完成自來水的初步過濾。明礬的制備也牽涉到氫氧化鈉的使用：
2Al2(SO4)3 + 2NaOH + 2H2O = 2Al(OH)3 + 3H2↑