碳酸氢铵的化学性质不很稳定。碳酸氢铵受热易分解，生成氨气(NH3)、水(H2O)、二氧化碳(CO2)。化学方程式为：NH4HCO3==加热==NH3↑+H2O+CO2↑ 其中氨气有特殊的氨臭味，所以在长期堆放碳酸氢铵化肥的地方会有刺激性气味。
因为碳酸氢铵是一种碳酸盐，所以一定不能和酸一起放置，因为酸会和碳酸氢铵反应生成二氧化碳，使碳酸氢铵变质。但是也有农村利用碳酸氢铵能和酸反应这一性质，将碳酸氢铵放在蔬菜大棚内，将大棚密封，并将碳酸氢铵置于高处，加入稀盐酸。这时，碳酸氢铵会和盐酸反应，生成氯化铵(NH4Cl)、水(H2O)和二氧化碳(CO2)。二氧化碳可促进植物光合作用，增加蔬菜产量，而生成的氯化铵也可再次作为肥料使用。
碳酸氢铵的化学式中有铵根离子(NH4+，即带1单位正电荷)，是一种铵盐，而铵盐不可以和碱供放一处，所以碳酸氢铵切忌和NaOH(俗名火碱、烧碱、苛性钠，化学名氢氧化钠)或Ca(OH)2 (俗名熟石灰，化学名氢氧化钙)放在一起。因为铵盐和碱共热会生成氨气使化肥失效。
碳铵在水中呈碱性反应。易挥发，有强烈的刺激性臭味。10～20℃时，不易分解，30℃时开始大量分解。我国多数地区主要作物的施肥季节在5～10月，其间平均温度在20C以上，恰值碳铵开始较多分解的转折点，施用时必须采取各种防挥发措施。
