晶态二氧化硅的熔点1723℃，沸点2230℃，不溶于水。除氟气和氢氟酸外，二氧化硅跟卤素、卤化氢和无机酸均不反应，但能溶于热的浓碱、熔融的强碱或碳酸钠中。此外，高温时二氧化硅能被焦炭、镁等还原。常温时强碱溶液与SiO2会缓慢反应生成硅酸盐，故贮存强碱溶液的玻璃瓶不能用磨口玻璃塞（玻璃中含SiO2），否则会生成有黏性的硅酸钠Na2SiO3，使瓶塞和瓶口黏结在一起。由于SiO2能与氢氟酸反应，因此不能用玻璃容器盛放氢氟酸。

硅和碳的性质相似，但它们氧化物的性质却有很大差异。CO2是分子晶体，而SiO2是原子晶体。SiO2是以硅氧四面体为基本结构形成的立体网状结构，在晶体结构中，硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键，Si原子处在正四面体中心，O原子位于四面体顶点。每个硅原子与四个氧原子相连，每个氧原子与两个硅原子相连。晶体中最小环由12个原子（6个硅原子和6个氧原子）构成，每个硅被6个环所共用，晶体中硅氧原子个数比为1:2。