使硼酸与碱作用即生成硼酸盐，当溶液为强碱性(pH=11～12)时，主要生成偏硼酸盐 ^[1] ：

碱性较弱(pH<9.6)时，则生成四硼酸盐：

按其结构，硼砂的化学式应写做Na₂B₄O₅(OH)₄·8H₂O。

硼砂是无色晶体，在空气中风化，加热至400～500℃可脱水成无水四硼酸钠，在878℃时熔化为玻璃状物。因为熔体中含有酸性氧化物B₂O₃，故能溶解金属氧化物。这种性质可用于焊接金属时清除金属表面上的氧化物，许多金属氧化物溶于熔融的硼砂后常显出特征的颜色，如偏硼酸钴Co(BO₂)₂为蓝色，偏硼酸镍Ni(BO₂)₂为棕色，偏硼酸铬Cr(BO₂)₃为翠绿色等。如：

这也称做硼砂珠反应，分析化学中常用此法检验某些金属离子。硼砂在水中的溶解度很大，且随温度的升高而加大，在水溶液中易水解而显碱性，硼酸盐的水解反应如下：

加碱平衡向左移动，可用硼酸制硼酸盐，在强碱条件下以偏硼酸盐形式存在。四硼酸钠水溶液可看做是由二分子硼酸(或偏硼酸)和二分子偏硼酸钠组成，是个缓冲体系，溶液pH值约为9.4～9.6，只要将所制得上述强碱溶液的pH值降至约9.6，就可得到硼砂。我国西藏有大量天然硼砂，东北也有丰富的硼镁矿。工业上从硼镁矿制硼砂一般采用烧碱分解矿石的方法，先得到偏硼酸钠然后通入二氧化碳，降低其碱性即得到硼砂，其主要反应如下四硼酸钠缓冲液：