Полиимид поседује одлична физичка својства, чије су макроскопске манифестације уско повезане са крутим имидним прстеновима и ароматичном кичмом у његовој молекуларној структури. Ова врста материјала је обично жута до браонкасто-жута чврста супстанца и може се прерађивати у различите облике као што су филмови, влакна, расути материјали и премази, при чему су полиимидни филмови најшире коришћени.
У погледу термичких својстава, полиимид показује високу термичку стабилност и високу температуру преласка стакла (Тг). Већина варијанти одржава структурну стабилност и интегритет перформанси чак и на високим температурама и има релативно високу температуру термичког разлагања. Његов низак коефицијент линеарног термичког ширења и добра стабилност димензија током температурних промена чине га погодним за апликације које захтевају високу прецизност.
У погледу механичких својстава, полиимид поседује високу затезну чврстоћу и модул еластичности, а такође показује одређену жилавост и отпорност на замор. Различити структурни типови полиимида показују разлике у крутости и флексибилности, које се могу подесити кроз молекуларни дизајн.
У погледу електричних својстава, полиимид поседује ниску диелектричну константу и диелектричне губитке, као и одличне карактеристике електричне изолације, одржавајући стабилне електричне перформансе у широком опсегу фреквенција и температура. Због тога се широко користи у областима електронске и електричне изолације.
Штавише, полиимид показује малу густину и добру отпорност на зрачење, показујући добру стабилност у свемиру и високо{0}}енергетском окружењу. Иако показује одређену хигроскопност, утицај апсорпције влаге на перформансе може се донекле смањити кроз структурални дизајн и модификацију материјала.
