ساختار منحصربه‌فرد نانولوله‌های کربنی مشخص می‌کند که خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار زیادی دارد.پیوندهای کووالانسی C=C که نانولوله‌های کربنی را تشکیل می‌دهند، پایدارترین پیوندهای شیمیایی در طبیعت هستند، بنابراین نانولوله‌های کربنی خواص مکانیکی بسیار خوبی دارند.محاسبات تئوری نشان می دهد که نانولوله های کربنی دارای استحکام بسیار بالا و چقرمگی بالایی هستند.مقدار نظری تخمین می زند که مدول یانگ می تواند به 5TPa برسد.

رسانایی عالی نانولوله‌های کربنی آن را برای پوشش‌های ضد الکتریسیته ساکن، پلیمرهای رسانا، لاستیک‌ها و دسته‌های اصلی پلاستیک رسانا مناسب می‌سازد.استحکام کششی نانولوله های کربنی در جهت محوری 100 برابر فولاد است، در حالی که وزن آن تنها 1/ وزن فولاد است.6. می توان از آن در زمینه پلیمری برای تشکیل مواد کامپوزیتی تقویت شده و غیره استفاده کرد.

ساختار منحصر به فرد نانو توخالی نانولوله های کربنی که دارای توزیع اندازه منافذ مناسب، ساختار و مورفولوژی منحصر به فرد و پایدار به خصوص خواص سطحی است، می تواند با روش های مختلف بر اساس نیاز افراد اصلاح شود و آن را به عنوان یک حامل کاتالیزور جدید مناسب کند.