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羟胺本身属于热力学不稳定化合物，其稳定性存在明显的物态差异，固体纯品稳定性差，水溶液相对更稳定；而工业常用的羟胺盐（盐酸羟胺、硫酸羟胺）晶体则具备良好的储存稳定性，这也是工业上极少储运游离羟胺的根本原因。温度、pH、金属离子、光照、杂质都会显著影响羟胺的分解速率，分解属于放热反应，大量积聚时存在爆炸风险。
纯净固体羟胺常温下就会缓慢分解，温度升高分解急剧加速。固体羟胺熔点仅32～33℃，一旦熔化，分解反应明显加快。在高于100℃条件下会快速自分解，产物包含一氧化二氮、氮气、水，同时释放大量热量。该分解反应属于自催化放热反应，局部热量蓄积会进一步加速分解，形成连锁反应，因此固体羟胺严禁高温储存、撞击或摩擦，冲击、震动都可诱发剧烈分解。
游离羟胺水溶液的稳定性优于固体，但仍对环境条件敏感。低温、弱酸性环境下，稀水溶液可在密闭避光条件下短期保存；溶液浓度越高，稳定性越差，高浓度羟胺水溶液分解风险显著上升。水溶液的pH对稳定性影响巨大：碱性环境会大幅加速羟胺分解；弱酸性环境能够抑制分解，提升储存周期，这也是羟胺盐溶液稳定性更强的原因。在强酸体系下，羟胺转化为羟胺阳离子，结构稳定，不容易发生自分解。
金属离子是影响羟胺稳定性关键的催化杂质，铜、铁、镍、铬等过渡金属离子能够显著催化羟胺的分解反应，即便微量金属离子也会大幅缩短其稳定周期。金属离子会降低羟胺分解反应的活化能，常温下即可持续触发分解，释放气体，因此储存与反应体系必须避免接触普通碳钢、铜合金容器，优先选用玻璃、搪瓷、高纯PTFE或者高纯度抛光不锈钢材质，严控金属溶出污染。
光照同样会加速羟胺降解。紫外与强可见光会激发羟胺分子，引发光化学分解，因此储存容器优先选用棕色避光瓶，放置于阴暗环境，减少光照带来的分子活化。空气中的氧气也会缓慢氧化羟胺，长期敞口放置时，羟胺会逐步被氧化生成含氮氧化物，所以储存环境需要密闭，减少与空气持续接触。
羟胺盐（盐酸羟胺、硫酸羟胺）晶体的稳定性远高于游离羟胺固体和水溶液。干燥状态下，羟胺盐在室温密闭条件可长期存放，不易分解；只有在高温、强碱性条件下，羟胺盐才会释放游离羟胺，进而发生分解。羟胺盐的水溶液稳定性同样优于同浓度游离羟胺溶液，但依然不能接触重金属离子、高温环境。需要注意，羟胺盐仅仅是储存稳定，一旦在体系加碱释放游离羟胺，就会恢复其固有的不稳定性，必须同步管控温度与金属杂质。
在实际工艺应用中，羟胺的稳定性决定了操作规范。在有机合成、半导体清洗、水质处理等场景，若反应体系温度过高或者混入铁、铜杂质，羟胺会快速分解，有效成分快速损耗，降低工艺效率，并且分解产生大量气体，造成体系鼓泡、压力上升，带来安全隐患。在配制羟胺溶液时，一般采用低温纯水配制，避免高温操作，现配现用更能保障活性；长时间存放的羟胺溶液需要定期检测有效含量，评估降解程度。
羟胺的稳定性也决定了产品选型策略。如果需要长期储存、运输，优先选用羟胺盐；只有工艺必须使用游离羟胺时，才临时在密闭低温体系制备低浓度水溶液，不可长时间储存高浓度游离羟胺。同时体系中要尽量减少氧化性杂质共存，氧化剂会直接氧化羟胺，引发剧烈反应，不属于单纯的自分解，但同样会快速消耗羟胺并带来安全风险。
羟胺本体热力学稳定性差，固体极易受热冲击分解，水溶液稳定性随浓度、pH、温度变化，微量过渡金属离子具有强烈催化分解作用；羟胺盐是稳定的储存形态，在碱性条件下才释放不稳定的游离羟胺。充分掌握羟胺的稳定特性，是实验室操作与工业化生产过程中控制副反应、规避气体爆燃风险的核心前提。