含6分子结晶水的α型为蓝绿色四方结晶，在53℃转变为β型绿色透明结晶。

40℃时稳定，室温时成为蓝色不透明晶体。含7份结晶水的为翠绿色透明结晶。有甜涩味。稍有风化性。

约在100℃时失去5分子结晶水成为一水物，在280℃时成黄绿色无水物。半数致死量(大鼠，腹腔)500mg/kg。有致癌可能性。

硫酸镍有无水物、六水物、七水物3种，以六水物为主。

无水物为黄绿色结晶体，相对密度3.68。溶于水，不溶于乙醇、乙醚。31.5～53.3℃结晶为六水硫酸镍，六水物是蓝色或翠绿色细粒结晶体，相对密度2.07。

溶于水，水溶液呈酸性。

易溶于浓氨水（生成镍氨离子），但在有机溶剂中溶解度极小（硫酸盐的通病，晶格能过大的下场）。

280℃失去全部结晶水，840℃开始分解，释放出三氧化硫，变为氧化镍。

低于31.5℃结晶为七水硫酸镍，七水物为绿色透明结晶体，味甜而涩，稍易风化，相对密度1.948。熔点98～100℃。

103℃时失去6个结晶水。溶于水和乙醇，极易潮解。硫酸镍接触尘沫及有机物，有时能引起燃烧或爆炸。有毒，空气中最高容许浓度0.5mg/m3。