晶体的七氧化二锰呈暗紫色。在反射光下它呈绿色;而在透射光下呈红色。能溶于四氯化碳,与水接触时反应。在5.9°C时七氧化二锰即熔化,其固态在−10℃时升华。这些性质都表明七氧化二锰存在非极性键,这在后来被其结构所证实。七氧化二锰的分子由一对共用顶点的四面体结构构成。四面体的顶点为氧原子,而其中心为两个七价的锰原子。结构简式O3Mn-O-MnO3可以体现出其分子的连通性。分子末端的Mn-O键长1.585Å,而起连接作用的氧原子距两个锰原子均为1.77Å。Mn−O−Mn键之间的角度为120.7°。
在七氧化二锰中,锰元素显最高化合价+7价。
与七氧化二锰一样,焦硫酸根离子、焦磷酸根离子和重铬酸根离子等都有类似的结构,而其中最为相似的为七氧化二氯。