253 Mathilde este foarte întunecată. Asteroidul are o serie de cratere foarte mari, fiecare crater fiind denumit după bazine și câmpuri carbonifere din întreaga lume. Cele două cratere cele mai mari, Ishikari (29,3 km) și Karoo (33,4 km), sunt la fel de largi ca raza medie a asteroidului. Impactul pare să fi aruncat în aer volume mari de pe asteroid, după cum sugerează marginile unghiulare ale craterelor.
Densitatea măsurată de NEAR Shoemaker, 1.300 kg/m³, este mai mică de jumătate din cea a unei condrite carbonice normale; acest lucru poate indica faptul că asteroidul este o grămadă de moloz foarte slab compactat (un asteroid care a fost dezmembrat în urma unei coliziuni și care a fost readus laolaltă de gravitație). Același lucru este valabil și pentru mai mulți asteroizi de tip C studiați de telescoapele terestre cu sisteme de optică adaptivă (45 Eugenia, 90 Antiope, 87 Sylvia și 121 Hermione). Până la 50% din volumul din interiorul lui 253 Mathilde are spațiu liber. Cu toate acestea, existența unei scarpine de 20 km lungime poate indica faptul că asteroidul are o anumită rezistență structurală, astfel încât ar putea conține componente interne mari. Densitatea scăzută a interiorului este un transmițător ineficient al șocului de impact prin asteroid, ceea ce ajută, de asemenea, la păstrarea în mare măsură a caracteristicilor de la suprafață.
Orbita lui Mathilde este excentrică, ceea ce o duce în cele mai îndepărtate zone ale centurii principale. Cu toate acestea, orbita se află între orbitele lui Marte și Jupiter; nu traversează orbitele planetare. De asemenea, are una dintre cele mai lente perioade de rotație dintre asteroizii cunoscuți - majoritatea asteroizilor au o perioadă de rotație cuprinsă între 2 și 24 de ore. Din cauza vitezei lente de rotație, NEAR Shoemaker a reușit să facă fotografii doar pe 60% din suprafața asteroidului. Rata lentă de rotație ar putea fi explicată prin existența unei luni care orbitează în jurul asteroidului, dar o căutare a imaginilor NEAR nu a dezvăluit niciuna cu diametrul mai mare de 10 km până la o rază de 20 de ori mai mare decât cea a lui 253 Mathilde.
