De lineaire uitzettingscoëfficiënt van tantaal is 6,5×10-6K-1 tussen 0 en 100 graden, de kritische temperatuur van de supergeleidende overgang is 4,38K en de thermische neutronenabsorptiedoorsnede van atomen bedraagt 21,3 yen.
Tantaal is een van de chemisch meest stabiele metalen onder de 150 graden. De enige dingen die kunnen reageren met tantaal zijn fluor, fluorwaterstofzuur, zure oplossingen die fluoride-ionen bevatten en zwaveltrioxide. Reageert met geconcentreerde alkalische oplossing bij kamertemperatuur en lost op in gesmolten alkali. Dicht tantaal begint lichtjes te oxideren bij 200 graden en wordt aanzienlijk geoxideerd bij 280 graden.
Tantaal heeft een verscheidenheid aan oxiden, waarvan tantaalpentoxide (Ta2O5) de meest stabiele is. Tantaal en waterstof vormen broze vaste oplossingen en metaalhydriden boven de 250 graden, zoals: Ta2H, TaH, TaH2, TaH3. Onder een vacuüm van 800 tot 1200 graden slaat waterstof uit tantaal neer, en tantaal keert terug naar zijn plasticiteit. Tantaal en stikstof beginnen bij ongeveer 300 graden te reageren en vormen vaste oplossingen en stikstofverbindingen; bij temperaturen boven de 2000 graden en onder hoog vacuüm slaat de geabsorbeerde stikstof uit tantaal neer. Tantaal en koolstof bestaan in drie fasen boven de 2800 graden: vaste koolstof-tantaaloplossing, laagwaardige carbiden en hoogwaardige carbiden. Tantaal kan bij kamertemperatuur reageren met fluor en kan reageren met andere halogenen boven 250 graden om halogeniden te vormen.
