硼砂水溶液的缓冲作用与其水解后生成的硼酸和硼酸根离子有关。硼砂溶于水时，会解离产生Na⁺和B₄O₇²⁻离子，B₄O₇²⁻进一步水解生成H₃BO₃（硼酸）和B(OH)₄⁻（硼酸根），形成弱酸及其共轭碱的缓冲体系。
1、水解反应生成缓冲对
硼砂水解时产生等量的H₃BO₃和B(OH)₄⁻，二者构成缓冲对。当溶液中加入少量强酸时，B(OH)⁴⁻会与H⁺结合生成H₃BO₃；加入强碱时，H₃BO₃会与OH⁻反应生成B(OH)⁴⁻，从而维持pH相对稳定。
2、共轭酸碱的浓度比例
由于硼砂水解时生成的H₃BO₃与B(OH)⁴⁻浓度相等，此时缓冲体系具有最大缓冲容量。这种等浓度的酸碱对能有效中和外来的酸碱物质，使溶液表现出较强的缓冲能力。
3、稳定pH范围特性
硼砂缓冲体系的有效缓冲范围在pH8.5-10.5之间，特别适合在碱性环境中维持反应体系的稳定性。其缓冲性能已在实验室中被广泛应用于校准pH计及生化实验中。
硼砂缓冲液的配制需严格控制浓度比例，使用时应注意温度对水解度的影响。对于精密实验建议使用现配溶液，并避免与强酸强碱物质直接接触。