Целлобиоза отлично кристаллизуется, хорошо растворима в воде и мало растворима в спирте, мутаротирует: [а]D= +34,6°, легко окисляется и является хорошим восстановителем, образует характерный озазон, при гидролизе дает исключительно D-глюкозу.
Целлобиоза широко распространена в растительном мире; она найдена в прорастающих семенах, косточках абрикосов, пасоке деревьев. Целлобиоза образуется при ферментативном гидролизе целлюлозы (клетчатки), составляющей оболочки растительных клеток.