A tantál lineáris tágulási együtthatója 6,5×10-6K-1 0 és 100 fok között, a szupravezető átmenet kritikus hőmérséklete 4,38K, az atomok termikus neutronabszorpciós keresztmetszete 21,3 jen.
A tantál az egyik kémiailag legstabilabb fém 150 fok alatt. A tantállal csak a fluor, a hidrogén-fluorid, a fluoridionokat tartalmazó savas oldatok és a kén-trioxid reagálhatnak. Szobahőmérsékleten reagál tömény lúgoldattal és olvadt lúgban oldódik. A sűrű tantál 200 fokon enyhén oxidálódni kezd, 280 fokon pedig jelentősen oxidálódik.
A tantálnak számos oxidja van, amelyek közül a legstabilabb a tantál-pentoxid (Ta2O5). A tantál és a hidrogén törékeny szilárd oldatokat és 250 fok feletti fém-hidrideket képez, mint például: Ta2H, TaH, TaH2, TaH3. 800-1200 fokos vákuum alatt a hidrogén kicsapódik a tantálból, és a tantál visszanyeri plaszticitását. A tantál és a nitrogén körülbelül 300 fokos reakcióba lép, és szilárd oldatokat és nitrogénvegyületeket képez; 2000 fok feletti hőmérsékleten és nagy vákuumban az elnyelt nitrogén kicsapódik a tantálból. A tantál és a szén három fázisban létezik 2800 fok felett: szén-tantál szilárd oldat, alacsony vegyértékű karbidok és nagy vegyértékű karbidok. A tantál szobahőmérsékleten reagálhat fluorral, és 250 fok felett reagálhat más halogénekkel, halogenideket képezve.
