黄体酮为白色结晶，在乙醇中得棱柱状α晶体，熔点129℃，在石油醚中得针状β晶体，熔点为121℃。黄体酮C20位生具有甲基酮结构，可与高铁离子结合；与硝普钠反应财生成蓝紫色的阴离子复合物。黄体酮的合成中间体也有类似的阳性反应，其他常用的甾体药物则均不显蓝紫色，而呈淡紫色或不显色。本品与羰基试剂如盐酸羟胺反应生成二肟；与异烟肼反应则生成浅黄色的异烟腙化合物。