二茂铁在常温下是一种橙黄色棱柱状晶体,有樟脑气味,在100℃以上易升华,熔点173~174℃℃,沸点249℃。它能溶于苯、乙醇、乙醚和烃类等许多有机溶剂,不溶于水但随水汽蒸发,常用水汽蒸馏法加以纯化。二茂铁化学性质稳定,400℃以下不分解,在乙醇和乙烷中的紫外光谱于325?nm(ε=50)和440?nm处有极大的吸收值。
二茂铁在碱性介质中极稳定,但在酸性介质中易被氧化为蓝绿色的二茂铁离子(Ferricinium),后者溶于水,可还原为二茂铁,这是个可逆过程。利用此可以用比色分析法测定Fe3+、Mo3+、Re7+等离子,其灵敏度高于其它常规法。