碳原子以三个sp²杂化轨道形成三个σ键.其中一个是和氧形成一个σ键。这三个键在同一平面上。碳原子的一个p轨道和氧的一个p轨道彼此重叠起来形成一个π键。与这三个σ键所成的平面垂直。键角∠HCH=111.5°，∠HCO=121.8°。键长C-H 120.3pm，C-O 110pm。偶极矩7.56×10⁻³ºC·m。
无色水溶液或气体，有刺激性气味。能与水、乙醇、丙酮等有机溶剂按任意比例混溶。液体在较冷时久贮易混浊，在低温时则形成三聚甲 醛沉淀。蒸发时有一部分甲醛逸出，但多数变成三聚甲醛。该品为强还原剂，在微量碱性时还原性更强。在空气中能缓慢氧化成甲酸。
蒸汽相对密度1.081-1.085 g/mL（空气=1），相对密度0.82g/mL（水=1），折射率（nD₂₀）1.3755-1.3775，闪点56℃（气体）、83℃（37%水溶液，闭杯），沸点-19.5℃（气体）、98℃（37%水溶液），熔点-92℃，自燃温度430℃，蒸汽压13.33kPa（-57.3℃），爆炸极限空气中7%-73%，V/V。
辛醇-水分配系数0.35，临界温度137.2~141.2℃，临界压力6.784~6.637MPa，黏度0.242mPa·s（-20℃）。
易溶于水和乙醚，水溶液浓度最高可达55%。能与水、乙醇、丙酮任意混溶。在空气中能逐渐被氧化为甲酸，是强还原剂。其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。在一般商品中，都加入10%～12%的甲醇作为抑制剂，否则会发生聚合。
pH值：2.8～4.0，闪点：60℃
化学性质：纯甲醛有强还原作用，特别是在碱溶液中。甲醛自身能缓慢进行缩合反应，特别容易发生聚合反应。