Polüimiidil on suurepärased füüsikalised omadused, mille makroskoopilised ilmingud on molekulaarstruktuuris tihedalt seotud jäikade imiiditsüklite ja aromaatse karkassiga. Seda tüüpi materjal on tavaliselt kollane kuni pruunikas-kollane tahke aine ja seda saab töödelda mitmesugusteks vormideks, nagu kiled, kiud, puistematerjalid ja katted, kusjuures kõige laialdasemalt kasutatakse polüimiidkilesid.
Soojusomaduste osas on polüimiidil kõrge termiline stabiilsus ja kõrge klaasistumistemperatuur (Tg). Enamik sorte säilitab struktuurse stabiilsuse ja jõudluse terviklikkuse isegi kõrgetel temperatuuridel ning neil on suhteliselt kõrge termilise lagunemise temperatuur. Selle madal lineaarse soojuspaisumise koefitsient ja hea mõõtmete stabiilsus temperatuurimuutuste ajal muudavad selle sobivaks rakenduste jaoks, mis nõuavad suurt täpsust.
Mehaaniliste omaduste osas on polüimiidil kõrge tõmbetugevus ja elastsusmoodul, millel on ka teatav tugevus ja väsimuskindlus. Erinevatel polüimiidi struktuuritüüpidel on erinevused jäikuses ja paindlikkuses, mida saab molekulaarse disaini abil reguleerida.
Elektriliste omaduste osas on polüimiidil madal dielektriline konstant ja dielektriline kadu, samuti suurepärased elektriisolatsiooniomadused, mis säilitavad stabiilse elektrilise jõudluse laias sagedus- ja temperatuurivahemikus. Seetõttu kasutatakse seda laialdaselt elektroonika- ja elektriisolatsiooni valdkonnas.
Lisaks on polüimiidil madal tihedus ja hea kiirguskindlus, mis näitab head stabiilsust ruumis ja kõrge energiaga{0}}keskkondades. Kuigi sellel on teatav hügroskoopsus, saab niiskuse neeldumise mõju jõudlusele konstruktsiooni ja materjali muutmise kaudu teatud määral vähendada.
