聚醚醚酮具有热固性塑料的耐热性、化学稳定性和热塑性塑料的成型加工性。聚醚醚酮还具有优异的耐热性。其热变形温度为160℃，当用20%~30%的玻璃纤维增强时,热变形温度可提高到280~300℃。聚醚醚酮的热稳定性良好，在空气中420℃。2h情况下失重仅为2%，500℃时为2.5%,500℃时才产生显著的热失重。聚醚醚酮的长期使用温度约为200℃，在此温度下，仍可保持较高的拉伸强度和弯曲模量，它还是一种非常坚固的材料，有优异的长期耐蠕变性和耐疲劳性能。
聚醚醚酮的电绝缘性能非常优异，体积电阻率约为10~10Ω·cm。它在高频范围内仍具有较小的介电常数和介电损耗。例如，在10Hz时，在室它的介电常数仅为3.2，介电损耗仅为0.02。