对于全芳香聚酰亚胺来说，根据他的热重分析，其分解温度 一般都在啊500度左右，由联苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度能够达到600度，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。
聚酰亚胺可以耐极低温度，例如在4K（-269度）的液体氮中仍不会脆裂。而且聚酰亚胺有很好的机械性能，为填充的塑料抗张强度大多在100MPA以上，均苯性聚酰亚胺薄膜（Kapton）的抗张强度为250MPA，而联苯型聚酰亚胺薄膜的抗张强度达到530MPA。

作为工程塑料来说，弹性模量通常为3-4GPa,而一些共聚聚酰亚胺纺得到的纤维其强度可以达到5.1-7.2GPA，模量可以达到280GPA。根据理论计算，由均苯二甘和对苯二胺合成的聚酰亚胺纤维，其模量可以达到500GPa，仅次于碳纤维。
聚酰亚胺对稀酸较为稳定，但大部分品种并不耐水解，特别是碱性水解，这个缺点可以有助于我们回收材料，通过碱性水解回收原料二酐和二胺，当然改变其结构也可以得到相当耐水解的品种，如经得起120度，500H水煮，但是聚酰亚胺与其他芳香聚合物一样，不耐浓硫酸，浓硝酸以及卤素。
聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率较低，而且聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少，聚酰亚胺无毒，可以用来制作餐具和医用器具（这个成本就比较高，但是档次无与伦比），而且部分聚酰亚胺具有很好的生物相容性。