Leur dissolution est très exothermique et libère intégralement les anions hydroxyde, ce qui en fait des bases fortes au sens d'Arrhenius et de Brønsted. Les hydroxydes des métaux alcalino-terreux, comme l'hydroxyde de calcium Ca(OH)2 ou l'hydroxyde de magnésium Mg(OH)2, sont nettement moins solubles; la solubilité diminue d'ailleurs du calcium au baryum. L'hydroxyde de calcium, appelé chaux éteinte, est une base forte mais peu soluble, ce qui limite la concentration en ions hydroxyde en solution. Les hydroxydes des métaux de transition et des métaux trivalents, comme l'hydroxyde de fer(III) Fe(OH)3, l'hydroxyde d'aluminium Al(OH)3 ou l'hydroxyde de cuivre(II) Cu(OH)2, sont en général très peu solubles dans l'eau pure et présentent souvent un caractère amphotère. L'hydroxyde d'aluminium, par exemple, réagit aussi bien avec les acides qu'avec les bases fortes pour former des aluminates. Certains hydroxydes de métaux de transition sont instables et se déshydratent spontanément en oxydes hydratés ou en oxyhydroxydes. 

La déshydratation thermique d'un hydroxyde conduit généralement à l'oxyde correspondant avec libération d'eau, selon un équilibre qui dépend de la température et de la pression partielle de vapeur d'eau. Les hydroxydes ont aussi une grande importance en chimie des solutions car ils participent aux équilibres de précipitation : la précipitation d'un hydroxyde métallique est gouvernée par le produit de solubilité et par le pH. Ainsi, en augmentant le pH d'une solution contenant un cation métallique, on atteint une valeur seuil au-delà de laquelle l'hydroxyde précipite; cette propriété est utilisée en analyse qualitative et dans le traitement des eaux. Enfin, certains hydroxydes présentent un caractère oxydant ou réducteur selon le degré d'oxydation du métal, et d'autres, comme l'hydroxyde de zinc ou de plomb, se dissolvent dans un excès de base pour donner des complexes hydroxylés solubles.

Minéralogie.
Les hydroxydes forment par ailleurs une classe de minéraux caractérisés par la présence du groupement hydroxyle OH^- ou de molécules d'eau associées à des cations métalliques, souvent l'aluminium, le fer, le magnésium ou le manganèse. Ils sont généralement le produit de l'altération superficielle des silicates, des oxydes ou des sulfures, et se rencontrent principalement dans les sols, les latérites, les bauxites et les zones d'oxydation des gisements métallifères. Les minéraux de la famille des hydroxydes présentent habituellement une structure en couches, dans laquelle des feuillets d'octaèdres contenant le cation métallique sont liés par des groupements hydroxyles. Cette structure explique des propriétés comme le clivage basal parfait, la faible dureté, la densité modérée et l'aspect parfois terreux ou fibreux. 

La gibbsite, de formule Al(OH)3, est l'un des hydroxydes d'aluminium les plus courants; elle constitue, avec la boehmite et le diaspore qui sont des oxyhydroxydes d'aluminium, le principal minerai d'aluminium dans les bauxites. La gibbsite cristallise dans le système monoclinique, se présente en lamelles pseudo-hexagonales ou en agrégats terreux, avec une dureté de 2,5 à 3,5 et un éclat vitreux à nacré sur les faces de clivage. La brucite, de formule Mg(OH)2, est l'hydroxyde de magnésium naturel; elle forme des cristaux tabulaires ou lamellaires, de couleur blanche, grise ou verdâtre, avec un clivage basal parfait. La brucite est un minéral typique du métamorphisme de contact des dolomies et des marbres, mais elle peut aussi résulter de l'altération des péridotites. 

Les hydroxydes de fer, souvent regroupés sous le terme général de limonite lorsqu'ils sont mal cristallisés, comprennent des phases comme la goethite α-FeO(OH), la lépidocrocite γ-FeO(OH) et la ferrihydrite, qui contiennent à la fois des ions oxyde et hydroxyde. La goethite, bien qu'étant chimiquement un oxyhydroxyde, est fréquemment classée parmi les hydroxydes dans les anciennes systématiques minéralogiques. Elle est le principal constituant des chapeaux de fer, des sols tropicaux et des dépôts sédimentaires ferrifères, où elle se présente en masses botryoïdales, fibreuses ou terreuses, de couleur brun jaunâtre à brun foncé. La manganite, de formule MnO(OH), est un hydroxyde-oxyde de manganèse noir à gris acier, qui forme des cristaux prismatiques striés dans les filons hydrothermaux de basse température et dans les dépôts sédimentaires manganésifères. 

D'autres minéraux comme la diaspore AlO(OH), la boehmite AlO(OH) et la lépidocrocite sont des oxyhydroxydes dont la structure contient à la fois des anions O^2- et OH^-; ils sont souvent décrits avec les hydroxydes en raison de la présence du groupe hydroxyle et de leurs conditions de formation similaires. Sur le plan cristallochimique, la distinction entre oxydes, hydroxydes et oxyhydroxydes repose sur la proportion relative des anions oxygène et hydroxyle ainsi que sur le mode d'empilement des couches anioniques. Les hydroxydes proprement dits, comme la gibbsite et la brucite, possèdent un empilement compact d'anions hydroxyles dans lequel les cations occupent les sites octaédriques, alors que les oxyhydroxydes présentent un empilement mixte d'oxygène et d'hydroxyle. 

En minéralogie descriptive, la classification de Strunz regroupe les hydroxydes avec les oxydes dans une même grande classe, mais les anciennes classifications françaises, comme celle de Dana, les séparent généralement en raison de la présence d'eau ou de groupes hydroxyles. Les hydroxydes minéraux ont une importance économique considérable : la gibbsite et la boehmite sont les principaux minerais d'aluminium, la goethite et les hydroxydes de fer associés alimentent l'industrie sidérurgique après concentration, et la brucite est exploitée comme source de magnésie et comme retardateur de flamme. Leur rôle dans les sols est également fondamental, car les hydroxydes de fer et d'aluminium contrôlent en grande partie la capacité d'échange anionique, la fixation du phosphore et la couleur des horizons pédologiques. Enfin, leur présence dans les altérites et les profils d'altération témoigne des conditions climatiques et géochimiques du passé, faisant des hydroxydes de précieux indicateurs des paléoenvironnements.