Molekulární struktura PEEK z něj dělá jeden z nejrobustnějších technických plastů, které jsou dnes k dispozici. Může pracovat nepřetržitě při teplotách až 250 stupňů a tolerovat krátkodobé výkyvy až do 300 stupňů. Kromě tepelné odolnosti je PEEK prakticky nerozpustný ve všech běžných rozpouštědlech. Odolává působení silných kyselin, zásad a uhlovodíků, což z něj činí preferovaný materiál pro součásti vystavené agresivním chemikáliím, jako jsou těsnění čerpadel a části ventilů.
Kromě své tepelné a chemické odolnosti nabízí PEEK vynikající mechanické vlastnosti. Má vysokou pevnost v tahu a modul v ohybu spolu s vynikající odolností proti únavě, což mu umožňuje nahradit kovové části v mnoha konstrukčních aplikacích. Protože je ze své podstaty čistý a nehořlavý (dosahuje hodnocení UL94 V-0 bez přísad), je biokompatibilní a sterilizovatelný, takže je ideální pro lékařské implantáty, chirurgické nástroje a komponenty pro manipulaci s polovodičovými destičkami.
Navzdory svému neuvěřitelnému výkonu představuje PEEK jedinečné výzvy při zpracování. Vyžaduje extrémně vysoké teploty taveniny, obvykle mezi 360 stupni a 400 stupni, a vysoce vyhřívané formy, aby se zabránilo předčasnému ochlazení a vnitřnímu pnutí. V důsledku toho jsou zapotřebí specializované vysokoteplotní vstřikovací stroje nebo přesné CNC obrábění. Správné žíhání po obrábění je také zásadní pro zmírnění vnitřního pnutí a zajišťuje, že si finální díl zachová svou rozměrovou přesnost a mechanickou pevnost v extrémních provozních prostředích.