God varmebestandighed: For fuldt aromatiske polyimider er den indledende nedbrydningstemperatur generelt omkring 500 grader. Polyimider syntetiseret ud fra biphenyldianhydrid og p-phenylendiamin har en termisk nedbrydningstemperatur, der når 600 grader, hvilket gør dem til en af de mest termisk stabile polymerer til dato.
Ekstrem lav temperatur modstand: De bliver ikke skøre i flydende nitrogen ved en termodynamisk temperatur på 4 K (-269 grader).
Fremragende mekaniske egenskaber: Ufyldt trækstyrke er over 100 MPa, hvor pyromellitiske polyimidfilm når 250 MPa og biphenylpolyimidfilm (Upilex) når 530 MPa. Som ingeniørplast er dens elasticitetsmodul typisk 3-4 GPa. Teoretiske beregninger viser, at polyimidfibre syntetiseret ud fra pyromellitsyredianhydrid og p-phenylendiamin har et elasticitetsmodul på op til 500 GPa, næstefter kulfiber;
Lav termisk udvidelseskoefficient: Polyimids termiske udvidelseskoefficient er mellem 2×10⁻⁵ og 3×10⁻⁵/grad, mens biphenyl-type polyimid kan nå 10⁻⁶/grad, sammenlignelig med metallers, og nogle varianter kan endda nå ⁷/grad;
God forarbejdningsydelse: Polyimid kan behandles ved hjælp af de fleste polymermetoder, herunder opløsningsstøbning, suspensionsbelægning og serigrafi, samt smeltebehandlingsmetoder såsom varmpresning, ekstrudering, sprøjtestøbning og endda transferstøbning (RTM) af præpolymerer med meget lav smelteviskositet;
Fremragende dielektriske egenskaber. Den relative permittivitet af almindeligt polyimid er omkring 3,4. Introduktion af fluor, store sidegrupper eller spredning af luft på nanoskala i polyimid kan reducere den relative permittivitet til omkring 2,5. Det dielektriske tab er 10⁻3, og den dielektriske styrke er 100-300 kV/mm. Det bevarer gode isoleringsegenskaber over et bredt temperatur- og frekvensområde.
Det er ikke-giftigt og kan modstå tusindvis af steriliseringscyklusser. Nogle polyimider har også fremragende biokompatibilitet.
Andre fordele omfatter høj strålingsmodstand, selv-slukkende polymeregenskaber, lav røgudvikling og meget lav udgasning under højvakuum.
