偶氮苯分子由两个苯环与一个–N=N–偶氮基组成，是最简单的芳香偶氮化合物，也是众多偶氮染料的母体结构。反式偶氮苯为橙红色棱形结晶，溶于乙醇、乙醚和醋酸，不溶于水；顺式为橙红色片状晶体，在常温下缓慢转化为反式异构体。偶氮苯最独特之处在于其光致异构特性：在紫外光（约365 nm）照射下，稳定反式结构转化为亚稳态顺式结构；在可见光（约435 nm）或加热作用下，顺式又可逆回复为反式，因而广泛应用于分子开关、光响应材料和智能聚合物。
制备偶氮苯主要有四条经典路径：
重氮-偶联法：芳香胺经重氮化形成重氮盐，再与苯酚等活化芳烃偶联。例如，4,4′-二羟基偶氮苯的合成中，对氨基苯酚在0~5°C盐酸介质中与亚硝酸钠生成重氮盐，随后在pH 8~10弱碱性条件下与苯酚偶联。该路线是工业上最通用、最经济的办法。
还原偶联法：硝基苯在碱性与还原剂（锌粉与氢氧化钠）作用下直接还原偶联生成偶氮苯，这是工业量产的主流工艺。
米尔斯（Baeyer–Mills）反应：芳香伯胺与亚硝基芳烃在冰醋酸中缩合生成偶氮化合物，适合制备不对称偶氮苯，但受限于亚硝基原料的可获得性。
氧化法：苯胺在过硫酸氢钾复合盐（Oxone®）等氧化剂作用下原位氧化，通过流动化学串联缩合得到不对称偶氮苯，避免了不稳定亚硝基中间体的分离。
偶氮苯的还原反应因条件不同而走向各异。在锌粉与乙酸的还原体系下，偶氮苯被彻底还原为两分子苯胺；在碱性条件下，则得到氢化偶氮苯；如在乙酸中用二氧化铬氧化，生成氧化偶氮苯。偶氮苯在锌-柠檬酸氢二铵体系中还原氢化偶氮苯，平均收率可达90.63%。
偶氮苯的光致异构过程涉及两种机理：n→π激发下的反转机制和π→π激发下的旋转机制，后者作用于氮氮双键，实现从反式到顺式的构型翻转，由此引发分子结构与电子传输性质的显著变化，是光开关分子器件的物理基础。
偶氮苯及其衍生物的两大应用分支决定了工业价值：一方面作为偶氮染料母体和橡胶促进剂用于传统化工；另一方面借助光致顺反异构效应，在分子开关、光存储材料、光药理学以及分子太阳能热存储系统等前沿领域发挥着不可替代的作用。
