Bensiinintiheys on noin 0,75 kg/l[2] jalämpöarvo noin 43 MJ/kg (n. 9 kWh/l).[3] Tyypillisesti tiheyden ja lämpöarvon vaihteluväli on pieni eri tavoilla valmistettujen bensiinien välillä.
Bensiinin pääkomponentteja ovat 4–12 hiiliatomia molekyylissä sisältävät hiilivedyt.[1] Koostumuksesta on yleensäaromaattisia hiilivetyjä enimmillään noin 40 % ja ei-aromaattisia noin 60 %.[2]
Autoissa käytettävän bensiinin kiehumispiste on yleensä 30–200 °C.
Maaöljystä eli raakaöljystätislaamalla saadun, nykyaikaisille polttomoottoreille kelpaamattoman, kevytbensiininoktaanilukua voidaan parantaa reformoimalla. Reformointi on katalyyttinen prosessi, jossa lämmön ja katalyytin vaikutuksesta bensiinissä olevien hiilivetyjen rakenne muuttuu siten, että tapahtuu dehydrautumista, syklisoitumista jaisomeroitumista. Aikaisemmin oktaanilukua kohotettiintetraetyylilyijy-yhdisteellä, mutta katalysaattoriautojen myötä ja ympäristön saastumisen vuoksi lyijyn käytöstä on luovuttu 1994. Nykyisin oktaanilukua lisätään ns. oksygenaateilla, jotka myös edistävät palamista. Vuosituhannen vaihteessa yleisin oksygenaatti oli MTBE (metyyli-tert-butyylieetteri). Nykyisin maaliikenteen bensiinissä käytetään etanolia sekä oktaaniluvun korottamiseksi että palamistuloksen parantamiseksi.
Ilmailussa käytetään edelleen pieniä määriä lyijyä.[4]
Bensiini on myös erittäin tulenarkaa, sillä senleimahduspiste on −46 °C.[2] Leimahduspiste on alin lämpötila, jossa haihtunuthöyry saattaa syttyäkipinästä. Haihtumiseen taas vaikuttaa bensiininhöyrynpaine, joten on olemassa kesä- ja talvilaatuja.
Suomessa jalostetun bensiinin käytöstä syntyy katalysaattorilla varustetulla henkilöautolla ajettaessa yhteensä noin 2,85 kg/litra ilmastonmuutosta kiihdyttäviäkasvihuonekaasupäästöjä. Moottorissa syntyvien hiilidioksidipäästöjen osuus on 2,35 kg/litra.[5] Katalysaattorissa syntyvän typpioksiduulin osuus on noin 0,115 ekvivalenttikiloa/litra.[6] Jalostuksen ja kuljetusten osuus on 0,38 kg ekvivalenttikiloiksi muunnettuja kasvihuonekaasupäästöjä/litra.[7]