Buona resistenza al calore: per le poliimmidi completamente aromatiche, la temperatura di decomposizione iniziale è generalmente di circa 500 gradi. Le poliimmidi sintetizzate da bifenil dianidride e p-fenilendiammina hanno una temperatura di decomposizione termica che raggiunge i 600 gradi, rendendole uno dei polimeri termicamente più stabili fino ad oggi.
Resistenza alle basse temperature estreme: non diventano fragili nell'azoto liquido a una temperatura termodinamica di 4 K (-269 gradi).
Eccellenti proprietà meccaniche: la resistenza alla trazione non riempita è superiore a 100 MPa, con film di poliimmide piromellitica che raggiungono 250 MPa e film di bifenil poliimmide (Upilex) che raggiungono 530 MPa. Essendo un tecnopolimero, il suo modulo elastico è generalmente di 3-4 GPa. Calcoli teorici mostrano che le fibre di poliimmide sintetizzate da dianidride piromellitica e p-fenilendiammina hanno un modulo elastico fino a 500 GPa, secondo solo alla fibra di carbonio;
Basso coefficiente di dilatazione termica: il coefficiente di dilatazione termica della poliimmide è compreso tra 2×10⁻⁵ e 3×10⁻⁵/ grado , mentre la poliimmide di tipo bifenile- può raggiungere 10⁻⁶/ grado , paragonabile a quello dei metalli, e alcune varietà possono anche raggiungere 10⁻⁷/ grado ;
Buone prestazioni di lavorazione: la poliimmide può essere lavorata utilizzando la maggior parte dei metodi polimerici, tra cui colata in soluzione, rivestimento in sospensione e serigrafia, nonché metodi di lavorazione della fusione come pressatura a caldo, estrusione, stampaggio a iniezione e persino stampaggio a trasferimento (RTM) di prepolimeri con viscosità di fusione molto bassa;
Eccellenti proprietà dielettriche. La permettività relativa della poliimmide ordinaria è di circa 3,4. L'introduzione di fluoro, grandi gruppi laterali o la dispersione di aria su scala nanometrica nella poliimmide può ridurre la permettività relativa a circa 2,5. La perdita dielettrica è 10⁻³ e la rigidità dielettrica è 100-300 kV/mm. Mantiene buone proprietà isolanti in un ampio intervallo di temperature e frequenze.
Non è-tossico e può resistere a migliaia di cicli di sterilizzazione. Alcune poliimmidi hanno anche un'eccellente biocompatibilità.
Altri vantaggi includono elevata resistenza alle radiazioni, proprietà dei polimeri auto-estinguenti, bassa generazione di fumo e degassamento molto basso sotto vuoto spinto.
