Polyimid má vynikajúce fyzikálne vlastnosti, ktorých makroskopické prejavy úzko súvisia s pevnými imidovými kruhmi a aromatickým skeletom v jeho molekulárnej štruktúre. Tento typ materiálu je zvyčajne žltá až hnedasto-žltá pevná látka a možno ho spracovať do rôznych foriem, ako sú filmy, vlákna, sypké materiály a nátery, pričom najpoužívanejšie sú polyimidové filmy.
Pokiaľ ide o tepelné vlastnosti, polyimid vykazuje vysokú tepelnú stabilitu a vysokú teplotu skleného prechodu (Tg). Väčšina odrôd si zachováva štrukturálnu stabilitu a integritu výkonu aj pri vysokých teplotách a má relatívne vysokú teplotu tepelného rozkladu. Vďaka nízkemu koeficientu lineárnej tepelnej rozťažnosti a dobrej rozmerovej stálosti pri zmenách teploty je vhodný pre aplikácie vyžadujúce vysokú presnosť.
Pokiaľ ide o mechanické vlastnosti, polyimid má vysokú pevnosť v ťahu a modul pružnosti, pričom tiež vykazuje určitú húževnatosť a odolnosť proti únave. Rôzne štrukturálne typy polyimidov vykazujú rozdiely v tuhosti a flexibilite, ktoré je možné upraviť pomocou molekulárneho dizajnu.
Pokiaľ ide o elektrické vlastnosti, polyimid má nízku dielektrickú konštantu a dielektrické straty, ako aj vynikajúce elektrické izolačné vlastnosti, pričom si zachováva stabilný elektrický výkon v širokom frekvenčnom a teplotnom rozsahu. Preto je široko používaný v elektronických a elektrických izolačných oblastiach.
Okrem toho má polyimid nízku hustotu a dobrú odolnosť voči žiareniu, čím vykazuje dobrú stabilitu vo vesmíre a v prostredí s vysokou{0}}energiou. Aj keď vykazuje určitú hygroskopickosť, vplyv absorpcie vlhkosti na výkon možno do určitej miery znížiť prostredníctvom konštrukčného dizajnu a úpravy materiálu.
