Mae strwythur morffolegol nanotiwbiau carbon yn eu hystyried â phriodweddau mecanyddol rhagorol. Mae eu cryfder sawl gwaith yn uwch na chryfder dur, ac ar yr un pryd maent yn ysgafn iawn. Mae hyn yn gwneud nanotiwbiau carbon yn ddeunydd atgyfnerthu delfrydol ym maes gwyddoniaeth deunyddiau. Gellir ychwanegu nanotiwbiau carbon at ddeunyddiau cyfansawdd i wella eu cryfder a'u anhyblygedd. Yn ogystal, mae gan nanotiwbiau carbon hefyd fodwlws elastig uchel a gwrthsefyll blinder, gan eu gwneud yn addawol wrth baratoi ffibrau perfformiad uchel a nanosynhwyryddion, ymhlith agweddau eraill.
Mae dargludedd trydanol nanotiwbiau carbon hefyd yn un o'u nodweddion rhyfeddol. Mae gan nanotiwbiau carbon un waliau berfformiad cludo electronau rhagorol a gellir eu defnyddio fel cydrannau o ddyfeisiau nanoelectroneg. Mae eu dargludedd trydanol yn debyg i fetelau, ond ar yr un pryd mae ganddyn nhw ddimensiynau nanoscale. Mae hyn yn gwneud i nanotiwbiau carbon gael cymwysiadau helaeth ym maes electroneg, megis nanotransistorau, arddangosfeydd allyriadau maes a synwyryddion, ac ati.
Yn ogystal, mae dargludedd thermol nanotiwbiau carbon hefyd yn rhagorol iawn. Oherwydd unigrywiaeth ei strwythur dellt, mae gan nanotiwbiau carbon ddargludedd thermol uchel a gallant drosglwyddo egni thermol yn gyflym. Mae hyn yn golygu bod ganddyn nhw gymwysiadau posibl mewn rheoli thermol a deunyddiau rhyngwyneb thermol. Gellir defnyddio nanotiwbiau carbon i baratoi deunyddiau dargludol thermol effeithlon iawn, megis deunyddiau rhyngwyneb thermol ar gyfer afradu gwres a chyswllt thermol mewn dyfeisiau electronig.
Yn ogystal, mae gan nanotiwbiau carbon lawer o eiddo rhyfeddol eraill hefyd. Mae ganddynt sefydlogrwydd cemegol ac arwynebedd penodol mawr, sy'n golygu bod ganddynt werth cymhwysiad posibl mewn caeau fel catalyddion, storio ynni a chymwysiadau amgylcheddol. Mae nanotiwbiau carbon yn arddangos perfformiad rhagorol fel cludwyr catalydd a gellir eu defnyddio i baratoi deunyddiau catalydd effeithlon iawn. Yn ogystal, mae nanotiwbiau carbon hefyd yn cael eu defnyddio'n helaeth mewn dyfeisiau storio ynni fel batris a supercapacitors i wella eu perfformiad a'u capasiti storio ynni.
Mae dargludedd trydanol rhagorol ac effaith maint nanotiwbiau carbon yn eu gwneud yn ddewis delfrydol ar gyfer y genhedlaeth nesaf o ddyfeisiau nanoelectroneg. Yn ogystal, gellir defnyddio nanotiwbiau carbon hefyd i gynhyrchu dyfeisiau electronig hyblyg, megis sgriniau arddangos crwm a dyfeisiau gwisgadwy.