De verwerkingscondities voor het vormen van PEEK kunnen een invloed hebben op de kristalliniteit en dus de mechanische eigenschappen. De Young modulus ligt op 3,6 GPA en zijn treksterkte tussen 90 en 100 MPA.

PEEK is een semi-kristallijne thermoplast met uitstekende mechanische eigenschappen en chemische bestendigheid, ook onder hoge temperaturen. De glastransitietemperatuur van het materiaal ligt rond 143 °C, het smeltpunt rond 343 °C. PEEK staat garant voor een hoge mechanische sterkte, stijfheid en kruipbestendigheid over een breed temperatuurbereik. Het is zeer goed bestand tegen thermische degradatie en aantasting van zowel organische als waterige omgevingen. Het lost volledig op in geconcentreerd zwavelzuur bij kamertemperatuur.

Door zijn robuust karakter, wordt PEEK gebruikt om producten te maken voor veeleisende toepassingen, zoals lagers, zuigeronderdelen, pompen, HPLC-kolommen, compressorplaatkleppen en kabelisolatie. Het is een van de weinige kunststoffen die compatibel is met ultrahoogvacüumtoepassingen. PEEK wordt beschouwd als een geavanceerd biomateriaal voor gebruik in medische implantaten. Het vindt ook veelvuldig toepassing in de luchtvaart, automotive industrie en de chemische industrie. PEEK presteert goed in applicaties waar continu hoge temperaturen gebruikelijk zijn.