Nadtlenek wodoru może działać jako środek utleniający lub redukujący przy różnych wartościach pH, umożliwiając jego reakcję zarówno z metalami, jak i niemetale, takimi jak odpowiednio żelazo i fluor. Nadtlenek wodoru silnie utlenia się w roztworach kwaśnych, Halogeny z wyższymi atomami i związki halogenowe, takie jak fluor i dwutlenek chloru, w potencjale utleniania.
Nadtlenek wodoru może również reagować w obecności katalizatorów typu d-bloków, aby wytworzyć pośrednie rodniki hydroksylowe o wysokiej reaktywności. Związek utlenia żelazo żelazawe do jonu żelazowego w środowisku kwaśnym.
Zależność związku od pH jest zilustrowana poprzez jego reakcję z nadmanganianem potasu. W środowisku kwaśnym nadtlenek wodoru redukuje jony magnezu (+4) nadmanganianu potasu do jonów magnezu (+2). W podłożach zasadowych nadtlenek wodoru utlenia jony magnezu (+2) do jonów magnezu (+4).
Słaba kwasowość nadtlenku wodoru umożliwia tworzenie niestabilnych wodoronadtlenku i soli nadtlenku z metalami. Może także przekształcać tlenki metali w ich odpowiednie nadtlenki. Reakcja między nadtlenkiem wodoru i boraksem daje środek bielący, nadboran sodu, stosowany w detergentach do prania. Związek reaguje również z mocznikiem, wytwarzając środek moczo twórczy adduktu nadtlenek wodoru-mocznik.
Nadtlenek wodoru reaguje z enzymem katalazą we krwi, umożliwiając jego rozkład na wodę i gazowy tlen. Uważa się, że biała pianka ma właściwości antyseptyczne, co zostało zakwestionowane w badaniu Journal of Family Medicine w 1987 roku.
