PbI2加热时，亮黄色的PbI2首先转变为红色，然后呈棕红色，冷却时又恢复为原来的亮黄色。
在常温下阳光照射干燥的PbI2上不发生反应，湿的PbI2经长时间的阳光照射（如一个月），缓慢分解放出碘，其重量有明显减少。
PbI2置于氧中加热，氧能把PbI2中的I-氧化成单质碘。碘化铅在103kPa（773mmHg）左右氧压力下292℃时开始放出碘，同时生成氧化铅和氧碘化铅。PbI2在1atm压力的氮气中加热到550℃仍不分解。PbI2与氟气在常温下起化学反应生成氟化铅。
PbI2能溶于5-10倍过量的稀硝酸溶液，此时HNO3可将其氧化成游离碘。由于PbSO4在水中的溶解度1.4x10-4mol/L比PbI2的溶解度1.65x10-3mol/L小，故将PbI2与硫酸水溶液混合就能进行沉淀转化反应，难溶的PbI2逐渐转变成更难溶的PbSO4沉淀，同时产生氢碘酸。
PbI2在热水中有部分水解，生成碱式盐
在常温下PbI2与氨气不起化学反应。
