W zestawieniach właściwości fizykochemicznych opisywano ją jako ciecz bezbarwną o temperaturze topnienia poniżej 25 °C; podawane wartości rozpuszczalności w wodzie różnią się w zależności od źródła i warunków (m.in. ok. 8 g/L).

Obliczenia teoretyczne wskazują, że wiązanie siarka–tlen nie ma charakteru wiązania podwójnego i najlepiej opisuje je hybryda rezonansowa obejmująca wiązanie pojedyncze i wiązanie jonowe. Analiza (ELF) wokół atomu tlenu wskazuje na występowanie trzech wolnych par elektronowych. Podobnie jak inne dipodstawione S-tlenki disulfidowe, allicyna jest związkiem chiralnym (centrum stereogenicznym jest S-tlenkowy atom siarki).

Stabilność i przemiany Allicyna jest związkiem nietrwałym – w przeglądach i opracowaniach podkreśla się jej skłonność do rozpadu i przekształceń do innych związków siarkoorganicznych. W rozdrobnionym czosnku opisywano czas półtrwania allicyny rzędu dni w temperaturze pokojowej (23 °C).