Poliimid posjeduje izvrsna fizička svojstva, čije su makroskopske manifestacije usko povezane s krutim imidnim prstenovima i aromatičnom kičmom u njegovoj molekularnoj strukturi. Ova vrsta materijala je tipično žuta do smeđkasto-žuta čvrsta supstanca i može se prerađivati u različite oblike kao što su filmovi, vlakna, rasuti materijali i premazi, pri čemu su poliimidni filmovi najčešće korišteni.
Što se tiče termičkih svojstava, poliimid pokazuje visoku termičku stabilnost i visoku temperaturu staklastog prijelaza (Tg). Većina varijanti održava strukturnu stabilnost i integritet performansi čak i na visokim temperaturama i imaju relativno visoku temperaturu termičkog raspadanja. Njegov nizak koeficijent linearnog termičkog širenja i dobra stabilnost dimenzija tokom temperaturnih promjena čine ga pogodnim za primjene koje zahtijevaju visoku preciznost.
U pogledu mehaničkih svojstava, poliimid posjeduje visoku vlačnu čvrstoću i modul elastičnosti, a istovremeno pokazuje određenu žilavost i otpornost na zamor. Različiti strukturni tipovi poliimida pokazuju razlike u krutosti i fleksibilnosti, koje se mogu prilagoditi molekularnim dizajnom.
Što se tiče električnih svojstava, poliimid posjeduje nisku dielektričnu konstantu i dielektrične gubitke, kao i odlična svojstva električne izolacije, održavajući stabilne električne performanse u širokom rasponu frekvencija i temperatura. Zbog toga se široko koristi u poljima elektronske i električne izolacije.
Nadalje, poliimid pokazuje nisku gustinu i dobru otpornost na zračenje, pokazujući dobru stabilnost u prostoru i visoko{0}}energetskim okruženjima. Iako pokazuje određenu higroskopnost, uticaj apsorpcije vlage na performanse može se donekle smanjiti kroz konstrukcijski dizajn i modifikaciju materijala.
