O metal gálio não reage com o ar e a água pois forma uma camada de óxido protetora passivante à temperatura ambi-ente. A reação com o oxigênio para formar óxido de gálio (III ou Ga2O3) só ocorre em temperaturas mais altas, podendo produzir por redução o óxido de gálio (I ou Ga2O) em temperaturas entre 500 °C a 700 °C. No entanto, acima de 800 °C o Ga2O retorna a Ga2O3.

O diagrama de fase Ga-O se manteve desconhecido até a primeira década dos anos 2000, devido às complexidades e instabilidades do gálio metálico líquido, que inclusive se expande cerca de 3% quando solidifica.

Existem cinco polimorfos do Ga2O3 cristalino conhecidos. Destes polimorfos, somente o monoclínico β- Ga2O3 se mostra termodinamicamente mais estável à temperatura e pressão ambientes normais. As propriedades que o destacam frente a outros semicondutores são o elevado campo elétrico de ruptura, a alta fotossensibilidade no ultra-violeta, a transparência na luz solar visível e a compatibilidade tecnológica para aplicações em dispositivos de alta potência.