W temperaturze pokojowej jest to biała substancja stała, o budowie jonowej. Jest higroskopijny. Rozpuszcza się w etanolu Reaguje energicznie z wodą, tworząc wodorotlenek sodu:
Na₂O + H₂O → 2 NaOH.

Tlenek sodu powstaje jako produkt uboczny podczas reakcji czystego sodu z tlenem:
4Na + O₂ → 2Na₂O