Som et syreanhydrid viser valeriansyreanhydrid den karakteristiske kjemiske reaktiviteten til karboksylsyreanhydrider:
1. Hydrolyse: Reaksjon med vann er en fremtredende egenskap, som gir to molekyler valeriansyre. Denne reaksjonen er vanligvis eksoterm.
(CH3(CH2)3CO)2O + H2O → 2CH3(CH2)3COOH
2. Alkohollyse: Reaksjon med alkoholer gir en valeratester og valerinsyre.
(CH3(CH2)3CO)2O + ROH → CH3(CH2)3COOR + CH3(CH2)3COOH
3. Ammonolyse: Reaksjon med ammoniakk eller aminer gir en valeramid og valerinsyre.
(CH3(CH2)3CO)2O + 2NH3 → CH3(CH2)3CONH2 + CH3(CH2)3COONH4
4. Acylering: Valeriansyreanhydrid fungerer som et vanlig brukt acyleringsreagens; den kan brukes til å introdusere en valerylgruppe (CH3(CH2)3CO-) i forbindelser som inneholder aktive hydrogenatomer (slik som alkoholer, fenoler og aminer), og derved generere de tilsvarende estere eller amider. Denne prosessen har betydelig verdi i organisk syntese.
