三氧化钨的理想结构的WO6八面体结构，其材料内部总是存在不同程度的氧缺位，它的晶体结构是比较复杂的，随着氧缺位数量的增加，三氧化钨晶体的内部分布变得有序，形成所谓的切变面。三氧化钨的物理性质十分复杂，严格满足化学计量，且无任何杂质的WO₃ 应该是无色透明的绝缘体，室温下其禁带宽度为2.9eV。非化学计量的WO_3-y陶瓷则呈现n型半导体行为，禁带宽度2.4~2.8eV，颜色随着氧含量的变化从亮黄色到黄绿色而不同。1959年报道在WO₃ 单晶上进行电阻率测量结果ρ=1.7*10-1Ω•m。而有一个十分明显的结论就是，对于WO_3-y单晶，它的电学性能随其结构和氧含量的变化可以分别呈现出金属或半导体行为。氧含量很大程度上决定了钨氧化物材料的电学性质。

 

WO₃ 的一个极为重要的电学性质是铁电行为，很早以前人们就意识到WO₃ 晶体是一种铁电材料，它的铁电相变温度T=-40°C或-50°C。在相同工艺条件下，纳米前驱体WO₃ 陶瓷的介电常数要比微米基WO₃ 陶瓷提高一个量级，而空气气氛烧结又可以将其介电常数提高一个量级。多晶WO₃ 陶瓷与其它的压敏电阻(ZnO等)一样，它的非线性电学性质也可以用肖特基势垒模型来解释。

 

另外，关于三氧化钨材料的磁学性质的研究相对较少，主要是通过有关的磁学测量来澄清相应的电子结构和电输运性质。研究发现此类材料具有Psuli型的顺磁性；同时，对三氧化钨低温晶相结构和顺磁性的研究表明，超低温状况下材料也没有出现超导电性，呈现出顺磁性行为。