維生素B1為白色至黃白色細小結晶，熔點249℃，具有潮解性，溶于水，微溶于乙醇，不溶于有機溶劑，氣味似酵母，味苦。維生素B1分子中有兩個堿基氮原子，一個在氨基基團中，另一個在具有強堿性質的季銨基團中，因此維生素B1能與酸反應形成相應的鹽。同時由于季銨鹽氮的存在，維生素B具有強堿性，在食品的整個正常pH范圍內完全離子化，其電離程度取決于pH值。
維生素B1是B族維生素中最不穩定的一種，溫度和pH值是影響其穩定性的重要因素。在低水分活度和室溫條件下，維生素B1穩定性相當高。隨食品加工和儲藏溫度的升高和水分活度的增加，維生素B的損失也逐漸增多。在酸性條件下維生素B是穩定的，pH值3.5以下加熱至120℃仍不分解，而在中性或堿性條件下煮沸或是室溫儲藏維生素B1也會被破壞。
維生素B1的熱降解通常由兩環之間的亞甲基橋的斷裂引起，其降解速率和機制受pH值和反應介質的影響較大。當pH值小于6時，維生素B的熱降解速度緩慢，亞甲基橋斷裂釋放出較完整的嘧啶和噻唑組分；pH值在6~7之間，維生素B1的降解速度加快，同時噻唑環碎裂程度增加；在pH值為8時，降解產物中幾乎沒有完整的噻唑環，而是許多種含硫化合物。維生素B1熱解過程中噻唑環開環分解形成硫、硫化氫呋喃、噻吩和二氫噻吩等物質，使烹調食品產生“肉香味”。食品組分中的單寧能與維生素B1形成加成物而使其失活，類黃酮使其分子反生變化，二氧化硫或亞硫酸鹽使亞甲基碳上發生親核反應而導致其降解，膽堿使其分子開裂而加速其降解，亞硫酸鹽與嘧啶環上的氨基反應使得其發生損失。但蛋白質與維生素B1的硫醇形式形成二硫化物可阻止其熱降解。