God varmebestandighet: For fullt aromatiske polyimider er den innledende dekomponeringstemperaturen vanligvis rundt 500 grader. Polyimider syntetisert fra bifenyldianhydrid og p-fenylendiamin har en termisk dekomponeringstemperatur som når 600 grader, noe som gjør dem til en av de mest termisk stabile polymerene til dags dato.
Ekstrem lavtemperaturmotstand: De blir ikke sprø i flytende nitrogen ved en termodynamisk temperatur på 4 K (-269 grader).
Utmerkede mekaniske egenskaper: Ufylt strekkfasthet er over 100 MPa, med pyromellittiske polyimidfilmer som når 250 MPa og bifenylpolyimidfilmer (Upilex) som når 530 MPa. Som en ingeniørplast er elastisitetsmodulen vanligvis 3-4 GPa. Teoretiske beregninger viser at polyimidfibre syntetisert fra pyromellitsyredianhydrid og p-fenylendiamin har en elastisitetsmodul på opptil 500 GPa, nest etter karbonfiber;
Lav termisk ekspansjonskoeffisient: Koeffisienten for termisk utvidelse av polyimid er mellom 2×10⁻⁵ og 3×10⁻⁵/grad, mens bifenyl-type polyimid kan nå 10⁻⁶/grad, sammenlignbar med metaller, og noen varianter kan til og med nå ⁷/0 grader;
God prosessytelse: Polyimid kan behandles med de fleste polymermetoder, inkludert løsningsstøping, suspensjonsbelegg og silketrykk, samt smeltebehandlingsmetoder som varmpressing, ekstrudering, sprøytestøping og til og med overføringsstøping (RTM) av prepolymerer med svært lav smelteviskositet;
Utmerkede dielektriske egenskaper. Den relative permittiviteten til vanlig polyimid er rundt 3,4. Å introdusere fluor, store sidegrupper eller spre luft på nanoskala i polyimid kan redusere den relative permittiviteten til rundt 2,5. Det dielektriske tapet er 10⁻³, og den dielektriske styrken er 100-300 kV/mm. Den opprettholder gode isolasjonsegenskaper over et bredt temperatur- og frekvensområde.
Den er ikke-giftig og tåler tusenvis av steriliseringssykluser. Noen polyimider har også utmerket biokompatibilitet.
Andre fordeler inkluderer høy strålingsmotstand, selvslukkende polymeregenskaper, lav røykutvikling og svært lav utgassing under høyvakuum.
