硫代硫酸钠可看作是硫酸钠中一个氧原子被硫原子取代的产物[6] 。S2O32-离子在碱性溶液，或在晶态的碱金属硫代硫酸盐中都是稳定的。S2O32-离子具有四面体形的结构。其中，S-S键的键长为201.3±0.3pm，S-O键的键长为146.8±0.4pm。这种键长意味着有相当程度的S-Sπ键和S-Oπ键的性质。在S2O32-离子中，中心硫原子和SO42-离子中的中心硫原子是等同的，氧化数为+6；而配位的硫原子的氧化数则为-2。因此，在S2O32-离子中，硫原子的平均氧化数是+2。[16] 硫代硫酸钠的结构式
五水合物有两种同质异形体，无水盐存在多种同质异形体。固态时，硫代硫酸根阴离子呈四面体状[3] 。五水硫代硫酸钠加热到321K时，它即溶于自身的结晶水中。在加热到约373K时，即成为无水盐。若温度高于496K则分解。[16] 硫代硫酸钠的球棍模型（红：氧，黄：硫，紫：钠）
熔点：48℃
沸点：100℃
密度：1.667g/cm3
外观：无色或白色结晶性粉末
溶解性：溶于水和松节油，难溶于乙醇。20℃时在水中的溶解度为210 g/L[15] 。 无水硫代硫酸钠
水溶液呈弱碱性（在20°C，浓度为50g/L时，pH为6.0-9.5）。
还原性
硫代硫酸钠是中等强度的还原剂，与强氧化剂（如氯、溴等）作用被氧化为硫酸钠[6] 。其可以将二氧化氯（ClO2）还原为亚氯酸根离子：
ClO2广泛用于饮用水的消毒和工业废水的处理，多余的ClO2可以利用上述反应去除。[7]
硫代硫酸钠也可将氯气还原：
纺织及造纸工业常利用该反应除去残氯[6] 。
而与较弱的氧化剂作用时，硫代硫酸钠则被氧化为连四硫酸钠。比如与碘反应：
该反应是分析化学中“碘量法”的原理，可用于碘的定量测定，比如食盐中碘含量的测定[8] 。
此外，硫代硫酸钠还可作为二氧化硫漂白剂的来源、铬染色的还原剂。由于硫代硫酸钠分子中有不同氧化态的硫，它在碱性或中性介质中稳定，而在酸性介质中则会发生氧化还原反应，分解为单质硫和二氧化硫：[2][6]