Jedinstvena struktura ugljikovih nanocijevi određuje da imaju mnoga posebna fizikalna i kemijska svojstva.C = C kovalentne veze koje čine ugljikove nanocijevi su najstabilnije kemijske veze u prirodi, tako da ugljikove nanocijevi imaju vrlo izvrsna mehanička svojstva.Teorijski izračuni pokazuju da ugljikove nanocijevi imaju izuzetno veliku čvrstoću i veliku žilavost.Teoretska vrijednost procjenjuje da Youngov modul može doseći 5TPa.

Izvrsna vodljivost ugljikovih nanocijevi čini ih prikladnima za antistatičke premaze, vodljive polimere, gume i vodljive plastične glavne serije.Vlačna čvrstoća ugljikovih nanocijevi u aksijalnom smjeru je 100 puta veća od čelika, dok je težina samo 1 / težine čelika.6. Može se koristiti u polimernoj matrici za formiranje ojačanih kompozitnih materijala i tako dalje.

Jedinstvena nano šuplja struktura ugljikovih nanocijevi, koja ima prikladnu raspodjelu veličine pora, jedinstvenu i stabilnu strukturu i morfologiju, posebno površinska svojstva, može se modificirati različitim metodama prema potrebama ljudi, što je čini prikladnom kao novi nosač katalizatora.