Współczynnik rozszerzalności liniowej tantalu wynosi 6,5×10-6K-1 w zakresie od 0 do 100 stopni, temperatura krytyczna przejścia nadprzewodzącego wynosi 4,38 K, a przekrój poprzeczny absorpcji neutronów termicznych przez atomy wynosi 21,3 jena.
Tantal jest jednym z najbardziej stabilnych chemicznie metali w temperaturze poniżej 150 stopni. Jedyne rzeczy, które mogą reagować z tantalem, to fluor, kwas fluorowodorowy, kwaśne roztwory zawierające jony fluorkowe i trójtlenek siarki. Reaguje ze stężonym roztworem alkalicznym w temperaturze pokojowej i rozpuszcza się w stopionej zasadzie. Gęsty tantal zaczyna się lekko utleniać w temperaturze 200 stopni i ulega znacznemu utlenieniu w temperaturze 280 stopni.
Tantal ma wiele tlenków, z których najbardziej stabilnym jest pięciotlenek tantalu (Ta2O5). Tantal i wodór tworzą kruche roztwory stałe i wodorki metali powyżej 250 stopni, takie jak: Ta2H, TaH, TaH2, TaH3. W próżni od 800 do 1200 stopni wodór wytrąca się z tantalu, a tantal powraca do swojej plastyczności. Tantal i azot zaczynają reagować w temperaturze około 300 stopni, tworząc stałe roztwory i związki azotu; w temperaturach powyżej 2000 stopni i pod wysoką próżnią zaabsorbowany azot wytrąca się z tantalu. Tantal i węgiel występują w trzech fazach powyżej 2800 stopni: stały roztwór węgiel-tantal, węgliki o niskiej wartościowości i węgliki o wysokiej wartościowości. Tantal może reagować z fluorem w temperaturze pokojowej i może reagować z innymi halogenami w temperaturze powyżej 250 stopni, tworząc halogenki.
