Cấu trúc độc đáo của ống nano carbon xác định rằng nó có nhiều tính chất vật lý và hóa học đặc biệt.Liên kết cộng hóa trị C=C tạo nên ống nano cacbon là liên kết hóa học bền vững nhất trong tự nhiên nên ống nano cacbon có tính chất cơ học rất tuyệt vời.Các tính toán lý thuyết cho thấy các ống nano carbon có độ bền cực cao và độ dẻo dai tuyệt vời.Giá trị lý thuyết ước tính rằng mô đun của Young có thể đạt tới 5TPa.

Khả năng dẫn điện tuyệt vời của ống nano cacbon làm cho nó phù hợp với lớp phủ chống tĩnh điện, polyme dẫn điện, cao su và lô nhựa dẫn điện.Độ bền kéo của ống nano carbon theo phương dọc trục gấp 100 lần so với thép, trong khi trọng lượng chỉ bằng 1/trọng lượng của thép.6. Nó có thể được sử dụng trong ma trận polymer để tạo thành vật liệu composite gia cố, v.v.

Cấu trúc rỗng nano độc đáo của ống nano carbon, có sự phân bố kích thước lỗ phù hợp, cấu trúc và hình thái độc đáo và ổn định, đặc biệt là các đặc tính bề mặt, có thể được sửa đổi bằng các phương pháp khác nhau tùy theo nhu cầu của mọi người, khiến nó phù hợp làm chất mang xúc tác mới.