DTT是一種很強的還原劑，其還原性很大程度上是由于其氧化狀態(tài)六元環(huán)（含二硫鍵）的構象穩(wěn)定性。它的氧化還原電勢在pH為7時為-0.33伏。二硫蘇糖醇對一個典型的二硫鍵的還原是由兩步連續(xù)的巰基-二硫鍵交換反應所組成：

其中，第一步反應所形成的中間態(tài)很不穩(wěn)定，因為DTT上的第二個巰基趨向于與被氧化的硫原子連接，使中間態(tài)很快被轉化為DTT的環(huán)狀氧化結構，從而完成對二硫鍵的還原。

DTT的還原力受pH值的影響，只在pH值大于7的情況下能夠發(fā)揮還原作用。這是因為只有脫去質子的硫醇鹽負離子（-S–）才具有反應活性，硫醇（-SH）則沒有；而巰基的pKa一般為～8.3。