Kyselina azelaová je alifatická dikarboxylová kyselina s přímým řetězcem s molekulovým vzorcem C9H1604, obsahující karboxylovou skupinu na každém konci molekuly. Vzhledem k vysoké reaktivitě těchto dvou karboxylových skupin podléhá kyselina azelaová typickým reakcím karboxylových kyselin - jako je neutralizace zásadami a esterifikace alkoholy - a může dále reagovat se sloučeninami obsahujícími hydroxylové nebo aminoskupiny. Za vhodných reakčních podmínek se mohou dvě karboxylové skupiny účastnit reakcí nezávisle, což umožňuje kyselině azelaové fungovat jako bifunkční monomer v polymeračních procesech.
Esterifikace je klíčovou chemickou vlastností kyseliny azelaové. V přítomnosti kyselého katalyzátoru a tepla reaguje s alkoholy (jako je ethanol nebo butanol) za vzniku odpovídajících azelátových esterů a vody. Protože molekula obsahuje dvě karboxylové skupiny, mohou se tvořit buď monoestery nebo diestery, v závislosti na dávce alkoholu a reakčních podmínkách. Azelátové estery vykazují flexibilitu a lubrikační vlastnosti, díky čemuž jsou cenné v aplikacích, jako jsou plastifikátory, maziva a polymerní materiály.
Kyselina azelaová také podléhá neutralizačním reakcím s bazickými látkami za vzniku odpovídajících solí; například reakce s hydroxidem sodným poskytuje azelát disodný. Jeho karboxylové skupiny mohou také reagovat s určitými kovovými ionty za vzniku karboxylátových solí, což je vlastnost využívaná při přípravě příbuzných sloučenin. Při syntéze polymeru mohou dvě karboxylové skupiny kyseliny azelaové podstoupit polykondenzaci s dioly; dehydratací se tvoří esterové vazby a prodlužují se molekulární řetězce, což umožňuje kyselině sloužit jako dikarboxylová surovina pro syntézu polyesteru.
Za standardních podmínek skladování je kyselina azelaová chemicky stabilní a obecně odolná vůči významnému rozkladu nebo degradaci. Vystavení vysokým teplotám nebo dlouhodobému zahřívání však může změnit jeho fyzikální stav a chemické vlastnosti, což vyžaduje pečlivou kontrolu teploty během zpracování. Vzhledem k přítomnosti dvou karboxylových skupin je třeba během polymerace pečlivě řídit faktory, jako jsou poměry surovin, reakční teploty a katalyzátory, protože tyto podmínky přímo ovlivňují rychlost reakce a také molekulovou hmotnost a strukturu výsledného polymeru.