يحدد الهيكل الفريد للأنابيب النانوية الكربونية أن لها العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة.الروابط التساهمية C = C التي تتكون منها الأنابيب النانوية الكربونية هي الروابط الكيميائية الأكثر استقرارًا في الطبيعة ، لذا فإن الأنابيب النانوية الكربونية لها خصائص ميكانيكية ممتازة جدًا.تظهر الحسابات النظرية أن الأنابيب النانوية الكربونية تتمتع بقوة عالية للغاية وصلابة كبيرة.تقدر القيمة النظرية أن معامل يونغ يمكن أن يصل إلى 5TPa.

إن الموصلية الممتازة للأنابيب النانوية الكربونية تجعلها مناسبة للطلاء المضاد للكهرباء الساكنة ، والبوليمرات الموصلة ، والمطاط ، والدُفعات البلاستيكية الرئيسية الموصلة.إن مقاومة الشد للأنابيب النانوية الكربونية في الاتجاه المحوري هي 100 ضعف قوة الفولاذ ، في حين أن الوزن هو 1 / وزن الفولاذ فقط.6. يمكن استخدامه في مصفوفة البوليمر لتشكيل مواد مركبة مقواة وما إلى ذلك.

يمكن تعديل الهيكل النانوي المجوف الفريد للأنابيب النانوية الكربونية ، والذي يتميز بتوزيع مناسب لحجم المسام ، وهيكل وتشكل فريد ومستقر ، وخاصة خصائص السطح ، بطرق مختلفة وفقًا لاحتياجات الناس ، مما يجعله مناسبًا كحامل محفز جديد.