在合适的低浓度下，聚丙烯酰胺可视为网络结构，链与氢键之间的机械纠缠共同形成网络节点。当浓度高时，聚丙烯酰胺是凝胶状的，因为溶液包含许多链对链的接触。PAM水溶液与许多可与水和电解质混溶的有机物有很好的相容性，对氯化铵、硫酸钙、硫酸铜、氢氧化钾、碳酸钠、硼酸钠、硝酸钠、磷酸钠、硫酸钠、氯化锌、硼酸、磷酸等物质不敏感。

聚丙烯酰胺为白色粉末或小颗粒，密度为1.302克/立方厘米(23℃)，玻璃化转变温度为153℃，软化温度为210℃ 。一般干燥时含有少量的水分，干燥后能迅速从环境中吸收水分。冷冻干燥法分离的均聚物为白色软无定形固体，但从溶液中沉淀出来并干燥后为玻璃状部分透明固体。

完全干燥的聚丙烯酰胺PAM为脆性白色固体，而市售聚丙烯酰胺通常在中等条件下干燥，一般含水量为5%~15%。通过浇铸在玻璃板上制备的聚合物膜是透明、坚硬和易碎的固体。缺氧条件下加热至210℃，失水减肥；加热到210~300℃时，酰胺基分解生成氨和水。当温度上升到500℃时，只形成原来重量的40%的黑色薄片。

聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺单体通过自由基引发聚合而成的水溶性线型聚合物。它具有良好的絮凝性能，能降低液体间的摩擦阻力。聚丙烯酰胺不溶于大部分有机溶剂，如甲醇、乙醇、乙醚、脂肪烃和芳香烃，少数极性有机溶剂除外，如乙酸、丙烯酸、乙二醇、甘油、熔融尿素和甲酰胺。但是这些有机溶剂溶解度有限，往往需要加热，否则应用价值不大。它可以以任何比例溶解在水中，水溶液是均匀透明的液体。分子量对溶解度影响不大，但当溶液浓度高于10%时，由于分子间氢原子的键合，高分子量的聚合物可以呈现凝胶状结构。高分子量溶液是假塑性流体。