三氧化鎢的理想結構的WO6八面體結構，其材料內部總是存在不同程度的氧缺位元，它的晶體結構是比較複雜的，隨著氧缺位數量的增加，三氧化鎢晶體的內部分佈變得有序，形成所謂的切變面。三氧化鎢的物理性質十分複雜，嚴格滿足化學計量，且無任何雜質的WO₃應該是無色透明的絕緣體，室溫下其禁帶寬度為2.9eV。非化學計量的WO_3-y陶瓷則呈現n型半導體行為，禁帶寬度2.4~2.8eV，顏色隨著氧含量的變化從亮黃色到黃綠色而不同。1959年報導在WO₃單晶上進行電阻率測量結果ρ=1.7*10-1Ω•m。而有一個十分明顯的結論就是，對於WO_3-y單晶，它的電學性能隨其結構和氧含量的變化可以分別呈現出金屬或半導體行為。氧含量很大程度上決定了鎢氧化物材料的電學性質。

 

WO₃的一個極為重要的電學性質是鐵電行為，很早以前人們就意識到WO₃晶體是一種鐵電材料，它的鐵電相變溫度T=-40°C或-50°C。在相同工藝條件下，納米前驅體WO₃陶瓷的介電常數要比微米基WO₃陶瓷提高一個量級，而空氣氣氛燒結又可以將其介電常數提高一個量級。多晶WO₃陶瓷與其它的壓敏電阻(ZnO等)一樣，它的非線性電學性質也可以用肖特基勢壘模型來解釋。

 

另外，關於三氧化鎢材料的磁學性質的研究相對較少，主要是通過有關的磁學測量來澄清相應的電子結構和電輸運性質。研究發現此類材料具有Psuli型的順磁性；同時，對三氧化鎢低溫晶相結構和順磁性的研究表明，超低溫狀況下材料也沒有出現超導電性，呈現出順磁性行為。