Kyselina azelaová je alifatická dikarboxylová kyselina s priamym reťazcom s molekulovým vzorcom C9H1604, ktorá obsahuje karboxylovú skupinu na každom konci molekuly. V dôsledku vysokej reaktivity týchto dvoch karboxylových skupín podlieha kyselina azelaová typickým reakciám karboxylových kyselín - ako je neutralizácia zásadami a esterifikácia alkoholmi - a môže ďalej reagovať so zlúčeninami obsahujúcimi hydroxylové alebo aminoskupiny. Za vhodných reakčných podmienok sa dve karboxylové skupiny môžu zúčastňovať reakcií nezávisle, čo umožňuje kyseline azelaínovej fungovať ako bifunkčný monomér v polymerizačných procesoch.
Esterifikácia je kľúčovou chemickou vlastnosťou kyseliny azelaínovej. V prítomnosti kyslého katalyzátora a tepla reaguje s alkoholmi (ako je etanol alebo butanol), čím sa získajú zodpovedajúce azelátové estery a voda. Pretože molekula obsahuje dve karboxylové skupiny, môžu sa tvoriť buď monoestery alebo diestery, v závislosti od dávky alkoholu a reakčných podmienok. Azelátové estery vykazujú flexibilitu a lubrikačné vlastnosti, vďaka čomu sú cenné v aplikáciách, ako sú zmäkčovadlá, lubrikanty a polymérne materiály.
Kyselina azelaová tiež podlieha neutralizačným reakciám so zásaditými látkami za vzniku zodpovedajúcich solí; napríklad reakcia s hydroxidom sodným poskytuje azelát disodný. Jeho karboxylové skupiny môžu tiež reagovať s určitými kovovými iónmi za vzniku karboxylátových solí, čo je vlastnosť využívaná pri príprave príbuzných zlúčenín. Pri syntéze polymérov môžu dve karboxylové skupiny kyseliny azelaovej podliehať polykondenzácii s diolmi; dehydratáciou sa vytvárajú esterové väzby a predlžujú sa molekulové reťazce, čo umožňuje kyseline slúžiť ako dikarboxylová surovina pre syntézu polyesteru.
Za štandardných podmienok skladovania je kyselina azelaová chemicky stabilná a vo všeobecnosti odolná voči značnému rozkladu alebo degradácii. Avšak vystavenie vysokým teplotám alebo dlhodobému zahrievaniu môže zmeniť jeho fyzikálny stav a chemické vlastnosti, čo si vyžaduje starostlivú kontrolu teploty počas spracovania. Vzhľadom na prítomnosť dvoch karboxylových skupín je potrebné počas polymerizácie starostlivo riadiť faktory, ako sú pomery surovín, reakčné teploty a katalyzátory, pretože tieto podmienky priamo ovplyvňujú rýchlosť reakcie, ako aj molekulovú hmotnosť a štruktúru výsledného polyméru.