碳酸氢根是碳酸的共轭碱，也是碳酸根离子的共轭酸。碳酸氢根（HCO3-）的原子排布为平面结构，碳位于中心，与三个氧原子键连（一个C=O，一个C-OH，一个C-O-）。
碳酸根和碳酸氢根这两种都是离子，而且是弱酸根离子，都容易存在于碱性条件下，碳酸根酸性弱于碳酸氢根，因此更容易水解，所以碳酸根水溶液的碱性强于碳酸氢根的水溶液。碳酸根离子的水解程度较大，碳酸氢根结合的盐大部分是可溶性盐，而碳酸根离子结合的盐很多是不可溶的，碳酸氢根可以和氢氧根结合生成碳酸根和水。碳酸氢根和碳酸不反应。碳酸氢根和醋酸，磷酸都反应，磷酸是中强酸。
碳酸氢根离子不能和氢氧离子大量共存，强调的是“大量”。实际上这两个离子是可以少量共存的。这牵涉到溶液中的
离子平衡问题。任何溶液中都有一个动态的离子平衡，两种
离子的
浓度的某次方之积为定值，其中的常数叫做“
化学平衡常数”。这就限制了离子的最大
浓度，若超过了这个极限，离子浓度就会因反应生成
气体或
沉淀等而自动下降回到
平衡状态。
检验碳酸根离子或碳酸氢根离子的方法如下：首先向溶液中加入足量的稀盐酸，产生的气体通过足量的酸性
高锰酸钾溶液后再通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊。再另取一份溶液，加入少量CaCl2或BaCl2溶液，如果不产生沉淀，则只含有碳酸氢根离子；如果产生沉淀，且向过滤后的滤渣中加入稀硝酸，沉淀放出CO2，向滤液中加入稀盐酸，不生成CO2，则只含有碳酸根离子；如果生成CO2，则既含有碳酸根离子，又含有碳酸氢根离子。