Poliimīdam piemīt izcilas fizikālās īpašības, kuru makroskopiskās izpausmes ir cieši saistītas ar stingrajiem imīda gredzeniem un aromātisko mugurkaulu tā molekulārajā struktūrā. Šāda veida materiāls parasti ir no dzeltenas līdz brūngani{1}}dzeltenai cietai vielai, un to var pārstrādāt dažādās formās, piemēram, plēvēs, šķiedrās, beztaras materiālos un pārklājumos, un visplašāk tiek izmantotas poliimīda plēves.
Runājot par termiskajām īpašībām, poliimīdam ir augsta termiskā stabilitāte un augsta stiklošanās temperatūra (Tg). Lielākā daļa šķirņu saglabā struktūras stabilitāti un veiktspējas integritāti pat augstā temperatūrā, un tām ir salīdzinoši augsta termiskās sadalīšanās temperatūra. Tā zemais lineārās termiskās izplešanās koeficients un labā izmēru stabilitāte temperatūras izmaiņu laikā padara to piemērotu lietojumiem, kuriem nepieciešama augsta precizitāte.
Mehānisko īpašību ziņā poliimīdam ir augsta stiepes izturība un elastības modulis, kā arī tam piemīt noteikta stingrība un noguruma izturība. Dažādiem poliimīda strukturālajiem veidiem ir atšķirības stingrībā un elastībā, ko var pielāgot, izmantojot molekulāro dizainu.
Runājot par elektriskajām īpašībām, poliimīdam ir zema dielektriskā konstante un dielektriskie zudumi, kā arī lieliskas elektriskās izolācijas īpašības, saglabājot stabilu elektrisko veiktspēju plašā frekvences un temperatūras diapazonā. Tāpēc to plaši izmanto elektroniskās un elektriskās izolācijas jomās.
Turklāt poliimīdam ir zems blīvums un laba izturība pret starojumu, kas demonstrē labu stabilitāti telpā un augstas{0}enerģijas vidē. Lai gan tam piemīt zināma higroskopiskums, mitruma absorbcijas ietekmi uz veiktspēju zināmā mērā var samazināt, izmantojot konstrukcijas un materiālu modifikācijas.
