Јединствена структура угљеничних наноцеви одређује да има много посебних физичких и хемијских својстава.Ц = Ц ковалентне везе које чине угљеничне наноцеви су најстабилније хемијске везе у природи, тако да угљеничне наноцеви имају веома одличне механичке особине.Теоријски прорачуни показују да угљеничне наноцеви имају изузетно велику чврстоћу и велику жилавост.Теоријска вредност процењује да Јангов модул може да достигне 5ТПа.

Одлична проводљивост угљеничних наноцеви чини их погодним за антистатичке премазе, проводне полимере, гуме и проводљиве пластичне мастер серије.Затезна чврстоћа угљеничних наноцеви у аксијалном правцу је 100 пута већа од челика, док је тежина само 1/тежина челика.6. Може се користити у полимерној матрици за формирање ојачаних композитних материјала и тако даље.

Јединствена нано шупља структура угљеничних наноцеви, која има одговарајућу расподелу величине пора, јединствену и стабилну структуру и морфологију, посебно својства површине, може се модификовати различитим методама према потребама људи, што га чини погодним као нови носач катализатора.