Den linjära expansionskoefficienten för tantal är 6,5×10-6K-1 mellan 0 och 100 grader, den kritiska temperaturen för supraledande övergång är 4,38K och atomernas termiska neutronabsorptionstvärsnitt är 21,3 yen.
Tantal är en av de mest kemiskt stabila metallerna under 150 grader. Det enda som kan reagera med tantal är fluor, fluorvätesyra, sura lösningar som innehåller fluoridjoner och svaveltrioxid. Reagerar med koncentrerad alkalilösning vid rumstemperatur och löser sig i smält alkali. Tät tantal börjar oxidera något vid 200 grader och blir betydligt oxiderad vid 280 grader.
Tantal har en mängd olika oxider, varav den mest stabila är tantalpentoxid (Ta2O5). Tantal och väte bildar spröda fasta lösningar och metallhydrider över 250 grader, såsom: Ta2H, TaH, TaH2, TaH3. Under ett vakuum på 800 till 1200 grader fälls väte ut från tantal och tantal återgår till sin plasticitet. Tantal och kväve börjar reagera vid cirka 300 grader för att bilda fasta lösningar och kväveföreningar; vid temperaturer över 2000 grader och under högt vakuum faller det absorberade kvävet ut från tantal. Tantal och kol finns i tre faser över 2800 grader: kol-tantal fast lösning, lågvalenta karbider och högvalenta karbider. Tantal kan reagera med fluor vid rumstemperatur och kan reagera med andra halogener över 250 grader för att bilda halogenider.
