La poliimmide possiede eccellenti proprietà fisiche, le cui manifestazioni macroscopiche sono strettamente correlate agli anelli immidici rigidi e alla struttura aromatica nella sua struttura molecolare. Questo tipo di materiale è tipicamente un solido dal giallo al giallo brunastro-e può essere lavorato in varie forme come pellicole, fibre, materiali sfusi e rivestimenti, tra cui le pellicole di poliimmide sono le più utilizzate.
In termini di proprietà termiche, la poliimmide presenta un'elevata stabilità termica e un'elevata temperatura di transizione vetrosa (Tg). La maggior parte delle varietà mantiene la stabilità strutturale e l'integrità delle prestazioni anche a temperature elevate e ha una temperatura di decomposizione termica relativamente elevata. Il suo basso coefficiente di dilatazione termica lineare e la buona stabilità dimensionale durante le variazioni di temperatura lo rendono adatto per applicazioni che richiedono elevata precisione.
In termini di proprietà meccaniche, la poliimmide possiede elevata resistenza alla trazione e modulo elastico, pur mostrando anche una certa tenacità e resistenza alla fatica. Diversi tipi strutturali di poliimmide mostrano differenze di rigidità e flessibilità, che possono essere regolate attraverso la progettazione molecolare.
In termini di proprietà elettriche, la poliimmide possiede una bassa costante dielettrica e perdita dielettrica, nonché eccellenti proprietà di isolamento elettrico, mantenendo prestazioni elettriche stabili su un ampio intervallo di frequenze e temperature. Pertanto, è ampiamente utilizzato nei campi dell'isolamento elettronico ed elettrico.
Inoltre, la poliimmide presenta una bassa densità e una buona resistenza alle radiazioni, dimostrando una buona stabilità nello spazio e negli ambienti ad alta-energia. Sebbene presenti una certa igroscopicità, l'impatto dell'assorbimento di umidità sulle prestazioni può essere ridotto in una certa misura attraverso la progettazione strutturale e la modifica del materiale.
