По температуре плавления и скорости испарения тантал занимает среднее положение между вольфрамом и молибденом. Давление его насыщенных паров примерно в 100 раз меньше, чем у молибдена.

Температурный коэффициент линейного расширения тантала значительно выше, а теплопроводность ниже, чем у вольфрама и молибдена. Удельное электрическое сопротивление примерно в 3 раза выше, чем у указанных металлов. Отличительной особенностью тантала является его способность поглощать значительные количества газов при нагреве до 700—1200°С. Тантал активно поглощает кислород,» азот, углекислый газ, окись углерода, а особенно водород, который поглощается танталом при желтом калении в 700-кратном объеме. Инертные газы поглощаются танталом незначительно.

Поглощенные в большом количестве газы придают танталу хрупкость. Так, отжиг танталовых деталей в водороде приводит к превращению их в порошок. Поэтому обезгаживание тантала должно проводиться в высоком вакууме. Прочное удержание поглощенных газов танталом наблюдается до температур ИЗО—1230 °С.

Химически тантал очень стоек. Кислоты, за исключением плавиковой, на тантал не действуют или действуют незначительно. Быстрое растворение металла происходит в растворах фторидов, расплавленных щелочей и в щелочных растворах высокой концентрации при нагревании.