纯品为无色透明斜方晶系结晶，水溶液呈酸性。不溶于醇、和氨。有吸湿性，吸湿后固结成块。加热到513℃以上完全分解成氨气、、二氧化硫及水。与碱类作用则放出。与氯化钡溶液反应生成沉淀。也可以使蛋白质发生盐析。

一种优良的氮肥(俗称肥田粉)，适用于一般土壤和作物，能使枝叶生长旺盛，提高果实品质和产量，增强作物对灾害的抵抗能力，可作基肥、追肥和种肥。能与食盐进行复分解反应制造，与作用生成铵明矾，与等一起制造。加入电镀液中能增加导电性。也是食品酱色的催化剂，鲜酵母生产中培养的氮源，酸性染料染色助染剂，皮革脱灰剂。此外，还用于啤酒酿造，和蓄电池生产等。还有一重要作用就是开采稀土,开采以硫酸铵作原料，采用离子交换形式把矿土中的稀土元素交换出来，再收集浸出液除杂、沉淀、压榨、灼烧后即成稀土原矿，每开采生产1吨稀土原矿约需12吨硫酸铵。

生物学上的用途也很多，多用于蛋白纯化工艺方面，因为硫酸铵属于惰性物质，不易与其他生物活性物质发生反应，在纯化过程中能最大程度的保护蛋白活性，另外，硫酸铵的可溶性极好，能形成高盐环境，对于蛋白沉淀与后续的高盐纯化做准备。硫酸铵在零度与常温25度的溶解度有较大区别，以下是硫酸铵在两个温度下不同饱和度的摩尔浓度。