Edinstvena struktura ogljikovih nanocevk določa, da imajo številne posebne fizikalne in kemijske lastnosti.Kovalentne vezi C = C, ki tvorijo ogljikove nanocevke, so najbolj stabilne kemične vezi v naravi, zato imajo ogljikove nanocevke zelo odlične mehanske lastnosti.Teoretični izračuni kažejo, da imajo ogljikove nanocevke izjemno visoko trdnost in veliko žilavost.Teoretična vrednost ocenjuje, da lahko Youngov modul doseže 5TPa.

Odlična prevodnost ogljikovih nanocevk omogoča, da so primerne za antistatične premaze, prevodne polimere, gume in prevodne plastične glavne serije.Natezna trdnost ogljikovih nanocevk v osni smeri je 100-krat večja od jekla, medtem ko je teža le 1/teža jekla.6. Lahko se uporablja v polimerni matriki za oblikovanje ojačanih kompozitnih materialov itd.

Edinstveno nano votlo strukturo ogljikovih nanocevk, ki ima primerno porazdelitev velikosti por, edinstveno in stabilno strukturo in morfologijo, zlasti površinske lastnosti, je mogoče spremeniti z različnimi metodami glede na potrebe ljudi, zaradi česar je primerna kot nov nosilec katalizatorja.