Vantablack là một "khu rừng" ống nano carbon bao gồm hàng tỉ ống nano cacbon[8] được "phủ" lên bề mặt bằng cách sử dụng phương pháp bay hơi lắng đọng hóa học (CVD), hoặc thông qua thiết bị phun sương Vantablack S-VIS mới được phát triển[7], chỉ có điều những "cây nanô cácbon" này có thể cao hàng trăm mét vì tỷ lệ chiều dài của các ống nano carbon lớn gấp nhiều lần so với đường kính của nó.[9] Mỗi ống nano trong Vantablack có đường kính khoảng 20 nanômét (nhỏ hơn khoảng 3.500 lần so với đường kính trung bình của tóc người), và thường dài từ khoảng 14 micrômét đến 50 micrômét. Một diện tích bề mặt 1 cm2 sẽ chứa khoảng 1 tỷ ống nano.[10]

Khi hạt photon ánh sáng gặp "rừng" ống nano cacbon, thay vì bật ra ngoài, chúng bị mắc kẹt trong đó và phản xạ liên tục bên trong các ống này. Cuối cùng, hạt photon đánh mất năng lượng và chuyển thành nhiệt trước khi tan biến vĩnh viễn.[7] Vì vậy, nó có thể hấp thụ đến 99,9% ánh sáng, kể cả tia laser cường độ cao cũng bị hấp thụ và không có gì phản hồi lại mắt người xem.[4][8][9] Nó khiến mọi vật thể 3 chiều được phủ Vantablack đều nhìn trông như mặt phẳng 2 chiều.[11]

Vantablack đã được cải tiến so với các chất tương tự trước đây được phát triển vào thời điểm đó. Vantablack hấp thụ đến 99,965% ánh sáng nhìn thấy. Ngoài ra, vật liệu mới này có thể được tạo ra ở nhiệt độ 400 °C (752 °F); NASA đã phát triển một chất tương tự có thể phủ ở nhiệt độ 750 °C (1.380 °F). Vantablack có thể được phủ trên các vật liệu không thể chịu được nhiệt độ cao hơn.

Mức độ thải khí và phóng xạ của Vantablack thấp. Mức độ cao của các chất tương tự trong quá khứ đã khiến nó gặp khó khăn trong thương mại. Vantablack cũng chịu được sự rung động cơ học lớn hơn và có độ ổn định nhiệt lớn hơn.[11]

Vantablack gần như không có khối lượng. Vì dù bao gồm nhiều ống nano cacbon, nhưng chiếm tỉ lệ lớn của loại vật chất này là không khí và các ống nano carbon này gần như không có khối lượng.[9] Vantablack cũng có thể được dùng để phủ lên các tấm kim loại và làm cho nó nổi trên mặt nước. Trong thử nghiệm của mình, các nhà khoa học phát hiện ra rằng nếu đặt đĩa nhôm được phủ Vantablack lên trên mặt nước thì nó có thể nổi. Nhưng nếu nhấn chìm đĩa nhôm xuống dưới bề mặt nước thì nó sẽ chìm chứ không thể nổi lại lên trên bề mặt.[12]

Cơ quan Quốc tế về Nghiên cứu Ung thư của Tổ chức Y tế Thế giới đã phân loại Vantablack vào nhóm "những chất không thể xếp loại vào tác nhân có thể gây ung thư cho người (Nhóm 3)".[10]