Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na2CO3·10H2O, при 32,017 °C переходит в бесцветный ромбический Na2CO3·7H2O, последний при нагревании до 35,27 °C бесцветный переходит в ромбический Na2CO3·H2O. В интервале 100-120 °C моногидрат теряет воду. Плавится при 852 °C, при дальнейшем нагревании разлагается (выше 1000 °C).
Безводный карбонат натрия представляет собой бесцветный порошок.