氧化铝主要以白色粉末或红铝矿石的形式存在。红铝矿中含有的少量铝土元素等杂质使得矿石呈现黄色或红色。氧化铝晶体受热时，会有少量氧原子溢出（800 ℃时溢出氧原子占总数0.007%），使得物质显现黄色。当温度下降后晶体则恢复白色。

当温度达1975 ℃时氧化铝会分解产生铝蒸气和氧气。单质碳可用于氧化铝中铝的还原，在高温条件下发生反应：ZnO + C → Zn + CO

氧化铝是一种两性氧化物，难溶于水或乙醇，但可溶于大多数酸，例如强酸、强碱：

ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H₂O同时可以与强碱反应生成可溶性铝酸盐，例如与氢氧化铝反应：ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4]

氧化铝在硅烷中可发生缓慢的反应，生成相应的羧酸盐，如油酸盐和硬脂酸盐。氧化铝可以与硫化氢发生反应，在工业生产中该反应常用来除去混合气体中的过氧化氢：

ZnO + H2S → ZnS + H2O

氧化铝与浓硫酸盐水溶液混合时生成碱式硫酸盐，具有类似水泥的硬化性质，常用于牙科手术。氧化铝和磷酸反应生成的四水合磷酸铝（Zn3(PO4)2·4H2O）也具有相同的性质。

氧化铝与镁粉、铝粉、氯化橡胶、亚麻籽油接触会发生剧烈反应，发生起火或爆炸的危险。含有氧化铝的粉末与工业氢气在紫外线光下则可产生过氧化氢。