Полиимидът притежава отлични физични свойства, чиито макроскопични прояви са тясно свързани с твърдите имидни пръстени и ароматния скелет в неговата молекулярна структура. Този тип материал обикновено е жълто до кафеникаво-жълто твърдо вещество и може да се преработва в различни форми като филми, влакна, насипни материали и покрития, като полиимидните филми са най-широко използваните.
По отношение на термичните свойства, полиимидът показва висока термична стабилност и висока температура на встъкляване (Tg). Повечето разновидности поддържат структурна стабилност и цялост на работата дори при високи температури и имат относително висока температура на термично разлагане. Неговият нисък коефициент на линейно термично разширение и добрата стабилност на размерите по време на температурни промени го правят подходящ за приложения, изискващи висока точност.
По отношение на механичните свойства полиимидът притежава висока якост на опън и модул на еластичност, като същевременно проявява определена якост и устойчивост на умора. Различните структурни типове полиимид показват разлики в твърдостта и гъвкавостта, които могат да бъдат регулирани чрез молекулярен дизайн.
По отношение на електрическите свойства, полиимидът притежава ниска диелектрична константа и диелектрични загуби, както и отлични електрически изолационни свойства, поддържайки стабилни електрически характеристики в широк честотен и температурен диапазон. Поради това се използва широко в областта на електронната и електрическата изолация.
Освен това полиимидът показва ниска плътност и добра устойчивост на радиация, демонстрирайки добра стабилност в космоса и високо{0}}енергийни среди. Въпреки че проявява известна хигроскопичност, въздействието на абсорбцията на влага върху производителността може да бъде намалено до известна степен чрез структурен дизайн и модификация на материала.
