Dobrá tepelná odolnosť: Pre plne aromatické polyimidy je počiatočná teplota rozkladu všeobecne okolo 500 stupňov. Polyimidy syntetizované z bifenyldianhydridu a p-fenyléndiamínu majú teplotu tepelného rozkladu dosahujúcu 600 stupňov, čo z nich robí doteraz jeden z tepelne najstabilnejších polymérov.
Extrémne nízka teplotná odolnosť: Nestávajú sa krehkými v tekutom dusíku pri termodynamickej teplote 4 K (-269 stupňov).
Vynikajúce mechanické vlastnosti: Pevnosť v ťahu v nenaplnenom stave je nad 100 MPa, pričom pyromellitové polyimidové filmy dosahujú 250 MPa a bifenylpolyimidové filmy (Upilex) dosahujú 530 MPa. Keďže ide o technický plast, jeho modul pružnosti je zvyčajne 3-4 GPa. Teoretické výpočty ukazujú, že polyimidové vlákna syntetizované z dianhydridu kyseliny pyromellitovej a p-fenyléndiamínu majú modul pružnosti až 500 GPa, na druhom mieste po uhlíkových vláknach;
Nízky koeficient tepelnej rozťažnosti: Koeficient tepelnej rozťažnosti polyimidu je medzi 2×10⁻⁵ a 3×10⁻⁵/stupeň, zatiaľ čo polyimid bifenyl-typu môže dosiahnuť 10⁻⁶/stupeň, porovnateľný s kovmi, a niektoré odrody môžu dokonca dosiahnuť 10⁻⁷/ stupeň;
Dobrý výkon spracovania: Polyimid je možné spracovať pomocou väčšiny polymérnych metód, vrátane liatia roztoku, suspenzného nanášania a sieťotlače, ako aj metód spracovania taveniny, ako je lisovanie za tepla, extrúzia, vstrekovanie a dokonca aj transferové tvarovanie (RTM) prepolymérov s veľmi nízkou viskozitou taveniny;
Vynikajúce dielektrické vlastnosti. Relatívna permitivita bežného polyimidu je okolo 3,4. Zavedenie fluóru, veľkých bočných skupín alebo dispergovanie vzduchu na úrovni nanometrov v polyimide môže znížiť relatívnu permitivitu na približne 2,5. Dielektrická strata je 10⁻³ a dielektrická pevnosť je 100-300 kV/mm. Zachováva si dobré izolačné vlastnosti v širokom rozsahu teplôt a frekvencií.
Nie je-toxický a vydrží tisíce sterilizačných cyklov. Niektoré polyimidy majú tiež vynikajúcu biokompatibilitu.
Medzi ďalšie výhody patrí vysoká odolnosť voči žiareniu, vlastnosti samozhášacieho polyméru,{0}}nízka tvorba dymu a veľmi nízke uvoľňovanie plynov vo vysokom vákuu.
