Amoni nitrat rắn không ổn định và ở nhiệt độ cao, nó bị phân hủy thành khí ni-tơ oxit và hơi nước.
Một đặc điểm nữa là amoni nitrat tự phân rã nổ qua thời gian, một lượng nhỏ sẽ không thành vấn đề nhưng sẽ cực kỳ nguy hiểm khi lưu trữ khối lượng lớn. Theo lý giải của giáo sư hóa học Andrea Sella tại đại học London thì amoni nitrat khi lưu trữ qua thời gian dài thì nó sẽ hấp thụ hơi ẩm và sau cùng trở thành một khối đá khổng lồ và năng lượng từ vụ nổ sẽ rất lớn.
Nhà hóa học Jimmie Oxley tại đại học Rhode Island giải thích: "Nếu bạn xem video vụ nổ tại Beirut, bạn sẽ thấy khói đen và cả khói đỏ, đây là dấu hiệu của một phản ứng không hoàn chỉnh. Tôi cho rằng một vụ nổ nhỏ đã xảy ra và kích thích phản ứng cuả amoni nitrat - vụ nổ nhỏ này có thể là tai nạn nhưng cũng có thể có chủ đích".
Do amoni nitrat là một chất oxy hóa, nó thúc đẩy quá trình đốt cháy và cho phép các chất khác dễ bắt lửa hơn nhưng bản thân nó lại không dễ cháy. Trong điều kiện bảo quản bình thường, không có nguồn nhiệt cao thì rất khó để đốt cháy amoni nitrat. Vì lý do này mà việc lưu trữ amoni nitrat phải tuân theo các quy tắc nghiêm ngặt, chẳng hạn như nó phải được đặt tránh xa các loại nhiên liệu khác và nguồn nhiệt. Nhiều quốc gia tại EU yêu cầu phải bổ sung canxi carbonat (calcium carbonate - CaCO3) vào amoni nitrat để tạo thành canxi amoni nitrat (calcium ammonium nitrate (CAN) an toàn hơn. Với sản lượng hàng chục triệu tấn, không phải tất cả amoni nitrat đều được dùng để sản xuất phân bón, lượng amoni nitrat dư thừa vẫn cần được lưu trữ và vận chuyển.
Theo lời của mật vụ Philip Ingram thì càng để lâu, amoni nitrat thì càng có khả năng bị lẫn các vật chất khác như dầu nhiên liệu. Lúc này, chỉ cần một tia lửa hoặc một nguồn nhiệt là có thể phát động phản ứng hóa học gây ra vụ nổ khủng khiếp.
Ảnh được người dùng trên reddit chia sẻ về kho chứa amoni nitrat trước khi thảm kịch xảy ra.
Ở kho cảng Beirut khi có đến 2750 tấn amoni nitrat theo công bố của thủ tướng Lebanon. Không loại trử khả năng 2750 tấn amoni nitrat đã lẫn dầu nhiên liệu và khi phát nổ, nó tương đương một quả bomb 1 kiloton. Sóng xung kích ghi nhận từ vụ nổ này tương đương động đất 3.3 độ richter.