丁酸甲酯微溶于水，也较难水解，在强碱性条件下可水解，水解产物为丁酸和甲醇。在高温下，丁酸甲酯会分解成丁酸和甲醇。丁酸甲酯还可与其他酯类发生酯交换反应，生成新的酯类产物。丁酸甲酯可以发生醇解、氨解反应，丁酸甲酯和卤化氢、卤素易发生反应。在三氯化铝催化下加热，可生成丁酸、甲醇、二氧化碳等。
丁酸甲酯可以与醇、醚等多种有机溶剂混溶，微溶于水。丁酸甲酯对油脂的溶解性较强，可以很好地溶解除棕榈油以外的所有天然油脂。能够溶解硝化纤维素、酚醛树脂、乙烯基树脂等，部分溶解虫胶树脂，不溶解醋酸纤维素。
丁酸甲酯用作香料，主要配制牛奶、干酪、苹果等型香精，也可用作乙基纤维素、硝化纤维素和赛璐路的溶剂。