Peroxid vodíku patří k jedněm z jesilnějších oxidačních činidel. Je silnější než chlór oxid chlorný (ClO2) nebo manganistan draselný (KMnO4). Katalyticky je možné z peroxidu vodíku odštěpit hydroxylový radikál, •OH, který má druhý nejvyšší oxidační potenciál, hned za fluorem. Peroxid vodíku se rozkládá na vodu a kyslík. Obvykle se chová jako oxidační činidlo, ale je i celá řada reakcí, kde vystupuje jako redukční činidlo a vznikající kyslík je vlastně vedlejším produktem.
Rozlad:
Peroxid vodíku vždy rozkládá (disproporcionuje) exotermní reakcí za vzniku vody a kyslíku. 2H2O2 → 2H2O + O2 Tato reakce je velmi snadná, neboť její ΔH je – 98,2 kJ/mol, ΔG je – 119,2 kJ/mol a ΔS je 70.5 kJ/mol/K. Rychlost rozkladu je samozřejmě dána teplotou, ale také jeho koncentrací, dále pak hodnotou pH roztoku a přítomností nečistot a stabilizátorů. Peroxid vodíku je nekompatibilní s celou řadou látek, které katalyzují jeho rozklad, jako jsou přechodné kovy a jejich sloučeniny. Vedle nich jsou dalšími katalyzátory rozkladu peroxidu vodíku i oxid manganatý (MnO) a stříbro. Rozklad probíhá snáze v bazickém prostředí, proto jsou kyseliny často přidávány jako stabilizátory. Uvolňování kyslíku a velkého množství energie při rozkladu peroxidu vodíku může mít fatální následky. Rozlití koncentrovaného peroxidu vodíku na hořlavém materiálu múže vést k požáru, který je dále živen vznikajícím kyslíkem. Přítomnost různých katalyzátorů (Fe2+, Ti3+) může ovlivnit cestu rozkladu peroxidu vodíku, a tak může vznikat peroxidový radikál •OH nebo radikál •OOH.
Redoxní vlastnosti:
Ve vodném roztoku může peroxid vodíku reagovat jako oxidační, ale také jako redukční činidlo. I v případě, že reaguje jako redukční činidlo, vzniká kyslík, ale jen jako vedlejší produkt. V kyselém prostředí jsou železnaté ionty Fe2+ oxidovány na ionty železité Fe3+. Reakce s manganistanem draselným (KMnO4) je typickým příkladem, jak volba podmínek může ovlivnit průběh reakce. V kyselém prostředí je redukován na manganatou sůl, ale v bazickém prostředí dochází k oxidaci jen na burel, oxid manganičitý (MnO2). I sám peroxid vodíku je v organické chemii jedním z důležitých oxidačních činidel. Jednou z aplikací je oxidace thioetherů na sulfoxidy. Např. methyl phenyl sulfid je možné oxidovat na odpovídající sulfoxid s 99 % výtěžkem reakcí v methanolu po dobu 18 hodin. Pokud se jako katalyzátor použije TiCl3, trvá reakce jen 20 min.
Alkalický peroxid vodíku je možné použít k přímé oxidaci elektrondeficitních alkenů, jako jsou deriváty kyseliny akrylové, na odpovídající epoxidy, nebo alkylboranů na alkoholy.