Molekularna struktura PEEK-a čini ga jednom od najrobusnijih inženjerskih plastičnih masa dostupnih danas. Može kontinuirano raditi na temperaturama do 250 stupnjeva i tolerirati kratkotrajne izlete do 300 stupnjeva. Osim otpornosti na toplinu, PEEK je gotovo netopljiv u svim uobičajenim otapalima. Otporan je na napad jakih kiselina, lužina i ugljikovodika, što ga čini preferiranim materijalom za komponente izložene jakim kemikalijama, kao što su brtve pumpi i dijelovi ventila.
Osim svoje toplinske i kemijske otpornosti, PEEK nudi izvrsna mehanička svojstva. Ima visoku vlačnu čvrstoću i modul savijanja, zajedno s izvanrednom otpornošću na zamor, što mu omogućuje zamjenu metalnih dijelova u mnogim konstrukcijskim primjenama. Budući da je sam po sebi čist i otporan na plamen (postiže oznaku UL94 V-0 bez aditiva), PEEK je biokompatibilan i može se sterilizirati, što ga čini idealnim za medicinske implantate, kirurške instrumente i komponente za rukovanje poluvodičkim pločama.
Unatoč svojim nevjerojatnim performansama, PEEK predstavlja jedinstvene izazove obrade. Zahtijeva izuzetno visoke temperature taline, obično između 360 stupnjeva i 400 stupnjeva, i visoko zagrijane kalupe kako bi se spriječilo prerano hlađenje i unutarnji stres. Zbog toga su potrebni specijalizirani strojevi za visokotemperaturno injekcijsko prešanje ili precizna CNC obrada. Pravilno žarenje nakon strojne obrade također je ključno za smanjenje unutarnjih naprezanja, osiguravajući da konačni dio zadrži svoju točnost dimenzija i mehaničku čvrstoću u ekstremnim radnim okruženjima.