和其他材料一样，不锈钢的物理性能主要包括熔点、比热容、导热系数和线膨胀系数等热力学性能，电阻率、电导率和磁导率等电磁学性能，以及杨氏弹性模量、刚性系数等力学性能。这些性能一般都被认为是不锈钢材料的固有特性，但也会受到诸如温度、加工程度和磁场强度等的影响。
通常情况下不锈钢与纯铁相比导热系数低、电阻大，而线膨胀系数和磁导率等性能则依不锈钢本身的结晶结构而异。如在600℃以下，各种不锈钢的导热系数基本在10～30瓦／（米·摄氏度）范围内。和铝相比，SUS430不锈钢的导热系数为铝的1/8，SUS304不锈钢为1/13；与碳钢相比分别为1/2和1/4，不锈钢的导热系数是较低的。这主要是由于不锈钢中的铬和镍阻碍了承担热传导的金属结晶中的自由电子的活动（电子热传导）。
由于导热性差、热膨胀系数大，在进行不锈钢退火需要注意其与普通钢热处理不同的特点。如加热温度较高、加热时间也相对较长，在低温时温度不容易均匀，奥氏体型不锈钢高温膨胀较严重等。
在多种金属之中，不锈钢是比较容易通过电流的材料。与纯金属相比，合金的电阻率一般较大，不锈钢也是如此，与其构成元素的铁、铬、镍相比，电阻率值明显地要大。SUS304要比SUS430大，像SUS310S 那样，合金元素越多，电阻就越大。
不锈钢的磁性与基体组织密切相关，铁素体、珠光体和马氏体组织在常温下为铁磁性，在磁场中表现出很强的磁化作用，磁导率很高；而具有面心立方结构的奥氏体为顺磁性，磁导率很低。奥氏体不锈钢在残留铁素体、冷加工引起的马氏体相变（SIM）、焊接等影响下也可能表现出一定磁性。
物理性能包括磁性能、耐腐蚀性能、热膨胀系数等。
1. 熔点测试
一般使用DSC差热扫描量热法测量熔点，DSC差热分析仪以不锈钢样品吸热的速率为纵坐标，以温度为横坐标，在样品加热过程中绘制DSC曲线，曲线波峰对应的温度为不锈钢样品的熔点，具体见《贵金属熔化温度范围的测定 热分析试验方法》(GB/T 1425-2021)。
2. 比热容测试
一般使用DSC差热扫描量热法测量熔点，DSC差热分析仪以铜作为标准样品。在程序控制温度和一定气氛下，保持不锈钢样品与铜标准样品温度相等时，测量输给样品和标准样品的加热功率与温度或时间的关系，具体见ASTME 1269-2011和德标DIN 51007-1994等。
3. 导热系数测试
通用测量导热系数的稳态法，用上下平整的两个样品夹住探头，探头加热，通过调节功率和测试时间得到样品最佳（瞬间温升、总体比上特征时间、残差）的数据，通过数学模型拟合得到样品的导热系数、体积比热和热扩散系数，具体见《导热率测试方法》（ISO 22007-2：2008）。
4. 线膨胀系数测试也称为线弹性系数
使用热膨胀仪，测量两个温度间试样长度的变化，计算出线膨胀系数，具体见《金属材料热膨胀特征参数的测定》（GB／T 4339-2008）。
5. 电阻率测试
使用智能电导率仪，采用专用工装夹持试样，根据试样电阻值范围，采用凯尔文电桥或惠思登电桥通过测量电压、电流计算出电阻，电阻率或电导率测量，具体见《金属材料电阻率测量方法》（GB／T 351-2019）。
6. 磁导率的测试
磁导率仪探头由一个磁体（A）和磁场测量线圈（B）组成。磁体产生磁场（C），当接近具有磁导率（E）材料时，磁场（D）产生变化。通过探头中的线圈来检测磁场的变化（F），从而计算出磁导率，见《弱磁材料相对磁导率的测量方法》(GB/T 35690-2017)。
7. 杨氏弹性模量检测
使用拉伸试验机给圆形或矩形标准试样施加轴向力，在不锈钢弹性材料范围内测定的轴向变形和横向变形，用图解法或拟合法计算出E值，具体见《金属材料弹性模量和泊松比试验方法》（GB／T 22315-2008）。
8. 刚性系数测试又称为刚度系数
利用静态法扭杆刚度测量法，将试样装夹在象限仪的测量平板上，对好零位示值，转动象限仪和摆动自准直仪，依次测出加载载荷对应的象限仪上试样的转动角度值即可得到试样的刚度系数。
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