Jedinstvena struktura ugljičnih nanocijevi određuje da imaju mnoga posebna fizička i hemijska svojstva.C = C kovalentne veze koje čine ugljenične nanocevi su najstabilnije hemijske veze u prirodi, tako da ugljenične nanocevi imaju vrlo odlična mehanička svojstva.Teorijski proračuni pokazuju da karbonske nanocijevi imaju izuzetno veliku čvrstoću i veliku žilavost.Teorijska vrijednost procjenjuje da Youngov modul može doseći 5TPa.

Odlična provodljivost ugljičnih nanocijevi čini ih pogodnim za antistatičke premaze, provodljive polimere, gume i provodljive plastične master serije.Vlačna čvrstoća ugljičnih nanocijevi u aksijalnom smjeru je 100 puta veća od čelika, dok je težina samo 1/težina čelika.6. Može se koristiti u polimernoj matrici za formiranje ojačanih kompozitnih materijala i tako dalje.

Jedinstvena nano šuplja struktura ugljikovih nanocijevi, koja ima odgovarajuću distribuciju veličine pora, jedinstvenu i stabilnu strukturu i morfologiju, posebno svojstva površine, može se modificirati različitim metodama prema potrebama ljudi, što ga čini pogodnim kao novi nosač katalizatora.