碳酸氢根会水解生成氢氧根离子（OH-）和碳酸（H2CO3），也可发生电离生成碳酸根离子（CO32-）和氢离子（H+），由于碳酸氢根的水解（产生OH-）程度大于电离（产生H+）程度，因此其水溶液呈弱碱性。

碳酸氢根是碳酸的共轭碱，也是碳酸根离子的共轭酸。碳酸氢根（HCO3-）的原子排布为平面结构，碳位于中心，与三个氧原子键连（一个C=O，一个C-OH，一个C-O-）。

碳酸氢根离子不能和氢氧离子大量共存，强调的是“大量”。实际上这两个离子是可以少量共存的。这牵涉到溶液中的离子平衡问题。任何溶液中都有一个动态的离子平衡，两种离子的浓度的某次方之积为定值，其中的常数叫做“化学平衡常数”。这就限制了离子的最大浓度，若超过了这个极限，离子浓度就会因反应生成气体或沉淀等而自动下降回到平衡状态。