Le peroxyde d'hydrogène peut agir comme un agent oxydant ou réducteur à différentes valeurs de pH, permettant sa réaction avec les métaux et les non-métaux, tels que le fer et le fluor respectivement. Le peroxyde d'hydrogène est très oxydant dans les solutions acides, surclassant les halogènes et les composés halogénés, tels que le fluor et le dioxyde de chlore, en termes de potentiel d'oxydation.
Le peroxyde d'hydrogène peut également réagir en présence de catalyseurs à blocs d pour produire des radicaux hydroxyle intermédiaires possédant une réactivité élevée. Le composé oxyde le fer ferreux en ion ferrique dans les milieux acides.
La dépendance au pH du composé est illustrée par sa réaction avec le permanganate de potassium. En milieu acide, le peroxyde d'hydrogène réduit les ions magnésium (+4) du permanganate de potassium en ions magnésium (+2). Dans les milieux basiques, cependant, le peroxyde d'hydrogène oxyde les ions magnésium (+2) en ions magnésium (+4).
La faible acidité du peroxyde d'hydrogène lui permet de former des sels d'hydroperoxyde et de peroxyde instables avec les métaux. Il peut également convertir les oxydes métalliques en leurs peroxydes respectifs. Une réaction entre le peroxyde d'hydrogène et le borax produit l'agent de blanchiment, le perborate de sodium, utilisé dans les détergents à lessive. Le composé réagit également avec l'urée, produisant l'adduit d'agent de blanchiment des dents peroxyde d'hydrogène-urée.
Le peroxyde d'hydrogène réagit avec l'enzyme catalase dans le sang, lui permettant de se décomposer en eau et en oxygène gazeux. On pensait que la mousse blanche produite avait des propriétés antiseptiques, une notion qui a été réfutée par une étude publiée dans le Journal of Family Medicine en 1987.
