聚酰亚胺拥有非常优异的耐低温以及高温的特性，芳香族聚酰亚胺一般在超过500 ℃的条件下才会发生分解。而且以联苯为主要结构的二酐与对苯二胺聚合制得的聚酰亚胺在超过 600 ℃的时候才会分解，是当前已知的具备最强热稳定性的聚合物之一。通过实验研究表明，绝大部分在加热时会发生固态化的PI薄膜可以在高于300 ℃时使用，少部分型号的PI甚至可以在380 ℃时正常工作几百小时。