鈰暴露在空氣中會失去光澤，形成如鐵銹般的剝落氧化層；一個釐米大小的鈰金屬樣品大約在一年內會完全腐蝕。它在150°C時易燃燒，形成淡黃色的氧化鈰（IV），也稱為二氧化鈰（CeO2）：Ce + O2 → CeO2。這可以用氫氣還原為氧化鈰（III）。鈰金屬高度自燃，當被研磨或劃傷時，產生的刨花會燃燒。這種反應性符合周期性趨勢，因為鈰是第一批（按原子半徑計算最大的）鑭系元素之一。氧化鈰（IV）具有螢石結構，類似於釤（Praseodymium）和鐿（Terbium）的二氧化物。許多非化學計量硫化物也已知，還有三價的Ce2Z3（Z = S, Se, Te）。單硫化物CeZ導電性較好，應更好地表示為Ce2Z。儘管已知Ce2Z2，但它們是多硫化物含有三價鈰：（IV）硫化物尚未發現。鈰是高度電正性的金屬，與水反應。與冷水反應緩慢，但隨著溫度升高反應速度加快，生成氫氧化鈰（III）和氫氣：2 Ce (s) + 6 H2O (l) → 2 Ce(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)。鈰金屬與所有鹵素反應生成三鹵化物：2 Ce (s) + 3 F2 (g) → 2 CeF3 (s) [白色], 2 Ce (s) + 3 Cl2 (g) → 2 CeCl3 (s) [白色], 2 Ce (s) + 3 Br2 (g) → 2 CeBr3 (s) [白色], 2 Ce (s) + 3 I2 (g) → 2 CeI3 (s) [黃色]。與過量氟反應生成穩定的白色四氟化物CeF4；其他四鹵化物尚未發現。已知的二鹵化物中只有銅色二碘化鈰CeI2，與鑭、釹和鐿的二碘化物相似，這是一種三價鈰電子化合物。真正的鈰（II）化合物僅限於一些罕見的有機鈰化合物。鈰在稀硫酸中易溶，形成含無色鈰離子的溶液，以[Ce(H2O)9]形式存在：2 Ce (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Ce (aq) + 3 SO4 (aq) + 3 H2 (g)。鈰在甲磺酸中的溶解度更高。與其他鑭系元素相比，鈰（III）和鐿（III）在紫外區域有較高強度的吸收帶，因為它們的構型（分別較空或半填充的f亞殼層多一個電子）使其更易於進行f→d躍遷，而不是其他鑭系元素的f→f躍遷禁例。硫酸鈰（III）是少數幾隻在溫度升高時溶解度降低的鹽之一。通過與過氧二硫酸鹽或鉍酸鹽等強氧化劑反應可以製備氧化態為+4的鈰溶液。E(Ce/Ce)的值因條件而異，通常代表值為+1.72 V；而E(Ce/Ce)為−2.34 V。鈰是唯一在+4氧化態下具有重要水溶性和配位化學的鑭系元素。由於配體到金屬的電荷轉移，水溶性四價鈰離子呈橙黃色。在水中，四價鈰離子是亞穩態的，是一種強氧化劑能氧化鹽酸生成氯氣。例如，硝酸鈰銨是一種有機化學常用的氧化劑，用於釋放金屬羰基化合物中的有機配體。在Belousov–Zhabotinsky反應中，鈰在+4和+3氧化態之間波動以催化反應。四價鈰鹽，特別是硫酸鈰（IV），常用作容量分析中的標準試劑。硝酸根配合物[Ce(NO3)6]是使用四價鈰作為氧化劑時最常見的鈰配合物：它及其三價分析物[Ce(NO3)6]具有12配位的二十面體分子幾何結構，而[Ce(NO3)6]具有10配位雙頂四面體的分子幾何結構。鈰硝酸鹽還與18-冠-6形成4:3和1:1的配合物（比例指鈰與冠醚之間的比例）。已知的含鹵素配合物離子如CeF8、CeF6和橙色的CeCl6。有機鈰化學類似於其他鑭系元素，主要是環戊二烯和環辛四烯化合物。鈰三價環辛四烯化合物——鈰環辛四烯（Ce(C8H8)2）採用鈾環辛四烯分子結構。烷基、炔基和烯基有機鈰衍生物由相應的有機鋰或格氏試劑轉金屬化形成，其具有更高的親核性但鹼性較低。
