Les propriétés physico-chimiques du dioxyde de silicium varient fortement en fonction de ses différentes modifications polymorphiques (voir silice et articles détaillés).
Certaines propriétés sont communes aux différentes formes :
Les formes minérales sont très dures (6 à 8 sur l'échelle de Mohs).
C'est un composé fortement diélectrique.
C'est un composé très peu réactif. Il n'est pas soluble dans les solvants organiques. Il est très faiblement attaqué par les solutions alcalines (sauf sous forme de silice fondue). Sa solubilité dans l'eau est faibles dans les conditions ambiantes mais augmente sensiblement en fonction de la température et de la pression. Les silices amorphes microporeuses sont plus facilement solubles que les formes cristallines.
Le dioxyde de silicium est attaqué par l'acide fluorhydrique selon les réactions :
Il peut être réduit par le carbone à haute température (carboréduction) suivant la réaction :