Den molekylære struktur af PEEK gør det til et af de mest robuste tekniske plastmaterialer, der findes i dag. Den kan fungere kontinuerligt ved temperaturer op til 250 grader og tolerere kortvarige udflugter op til 300 grader. Ud over varmebestandighed er PEEK praktisk talt uopløseligt i alle gængse opløsningsmidler. Det modstår angreb fra stærke syrer, alkalier og kulbrinter, hvilket gør det til et foretrukket materiale til komponenter, der udsættes for barske kemikalier, såsom pumpetætninger og ventildele.
Ud over sin termiske og kemiske modstandsdygtighed tilbyder PEEK fremragende mekaniske egenskaber. Den har en høj trækstyrke og bøjningsmodul, sammen med enestående træthedsmodstand, som gør det muligt at erstatte metaldele i mange strukturelle applikationer. Fordi det i sagens natur er rent og flammehæmmende (opnår UL94 V-0-klassificering uden tilsætningsstoffer), er PEEK biokompatibelt og steriliserbart, hvilket gør det ideelt til medicinske implantater, kirurgiske instrumenter og komponenter til håndtering af halvlederwafere.
På trods af sin utrolige ydeevne byder PEEK på unikke behandlingsudfordringer. Det kræver ekstremt høje smeltetemperaturer, typisk mellem 360 grader og 400 grader, og stærkt opvarmede forme for at forhindre for tidlig afkøling og intern stress. Som et resultat kræves der specialiserede højtemperatursprøjtestøbemaskiner eller præcis CNC-bearbejdning. Korrekt udglødning efter bearbejdning er også afgørende for at lindre interne spændinger, hvilket sikrer, at den sidste del bevarer sin dimensionelle nøjagtighed og mekaniske styrke i ekstreme driftsmiljøer.