Als einziges Metall hat Kupfer eine lachsrote Farbe. Es ist neben Gold das einzige farbige metallische Element.
Im periodischen System der Elemente steht Kupfer mit Silber und Gold in der ersten Nebengruppe. Das Gefüge des reinen Kupfers besteht aus einer homogenen Phase und kristallisiert in einem kubisch-flächenzentriertem Gitter. Reines Kupfer ist ein lachsfarbenes duktiles Metall mit einem Schmelzpunkt von 1083 °C und einem Siedepunkt von 2595 °C. In seinen chemischen Verbindungen tritt Kupfer praktisch immer ein- und zweiwertig auf.
Einzelne physikalische Eigenschaften des Kupfers hängen stark vom Reinheitsgrad, bzw. von den Verunreinigungen ab. Andererseits besteht die Möglichkeit, durch Legieren der Metalle untereinander, durch Warm- und/oder Kaltverformung oder durch eine Wärmebehandlung bestimmte physikalische Eigenschaften in weiten Bereichen zu verändern. Auf diese Weise können viele Kennwerte der Kupferwerkstoffe dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden.
Kupfer gehört zu den spezifisch schweren Gebrauchsmetallen. Im festen Zustand beträgt die Dichte des reinen Kupfers bei 20 °C 8,93 g/cm3.
Als Folge des (gescheiterten) Versuchs einer technisch-physikalisch eindeutigen Trennung zwischen „leichten“ und „schweren“ Metallen wird der Begriff „Schwermetalle“ seit ca. 40 Jahren in Öffentlichkeit und vielfach auch sogenannter Fachliteratur für „schwere“ Metalle mit gleichzeitig toxischen Eigenschaften angewendet. Die Trennschärfe zwischen einer physikalischen Größe (Dichte = Masse/Volumen = „Schwere“) und einer biologischen Eigenschaft (Toxizität) ging damit verloren. Metalle wie Kupfer und Zink hingegen, die physikalisch ebenfalls „schwer“ und biologisch ebenfalls lebensnotwendig sind, werden in solchen Listen subsumiert mit tatsächlich gesundheitlich kritischen Elementen wie Cadmium oder Quecksilber gleichgestellt. Physikalisch-technisch konnte keine einheitliche Definition für eine scharfe Trennung zwischen „schweren“ und „leichten“ Metallen gefunden werden, eine Tatsache, auf die der renommierte Chemiker und Biologe John Diffus von der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) bereits seit Jahrzehnten aufmerksam macht: Hiernach gibt es eine Tendenz, die nicht durch die Fakten gestützt wird, dass alle so genannten ‚Schwermetalle‘ und ihre Verbindungen hochtoxische oder ökotoxische Eigenschaften haben. Das hat keine Grundlage in chemischen oder toxikologischen Daten. Laut IUPAC gibt es in der Literatur fast 40 unterschiedliche Definitionen des Begriffs. Diffus spricht sich ganz klar für eine neue Klassifizierung aus, bei der die chemischen Eigenschaften der Metalle als Grundlage für eine Einordnung zugrunde liegen.
Heutzutage spricht man eher von Basis- oder Technologiemetallen.
Je nach Type und Anteil der/s zulegierten Legierungselemente/s ändert sich die Dichte der entstehenden Kupferlegierungen. Mit den leichteren Elementen Silizium oder Aluminium nimmt die Dichte ab, während sie durch Nickel kaum, durch Zinn oder Zink in geringerem Maße verändert wird.
Durch eine Änderung der Temperatur dehnen sich die Werkstoffe aus oder aber sie schrumpfen; analog ändert sich ihr Volumen. Die Längenveränderung errechnet sich mit Hilfe des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Der räumliche Ausdehnungskoeffizient ist rund dreimal so groß wie der lineare Ausdehnungskoeffizient. Dabei ist zu beachten, dass der Ausdehnungskoeffizient eine Temperaturabhängigkeit aufweist. Der lineare Ausdehnungskoeffizient des reinen Kupfers wird durch Zusatz von Nickel vermindert, durch Aluminium kaum beeinflusst und durch Zink und Zinn erhöht.
Die wichtigste physikalische Eigenschaft des reinen Kupfers ist seine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit. Kupfer hat nach Silber die höchste elektrische Leitfähigkeit aller Metalle. Es ist üblich, die elektrische Leitfähigkeit von Metallen in % I.A.C.S (International Annealed Copper Standard) oder in MS/m anzugeben. 100 % I.A.C.S. entsprechen dabei 58,00 MS/m (= 58,00 m/W mm2). Die elektrische Leitfähigkeit des reinen Kupfers wird bereits durch geringe Verunreinigungen stark herabgesetzt. Der spezifische elektrische Widerstand hängt von der Temperatur ab. Dabei ist der Einfluss bei unlegiertem Kupfer stärker als bei Kupferlegierungen. Durch eine Kaltverformung wird die Leitfähigkeit der Kupferwerkstoffe herabgesetzt. Aushärtbare Kupferlegierungen dagegen haben im vergüteten Zustand eine höhere Leitfähigkeit als im lösungsgeglühten Zustand. Die Wärmeleitfähigkeit des reinen Kupfers nimmt mit steigender Temperatur geringfügig ab, während sie bei Kupferlegierungen mit der Temperatur zunimmt.