253 Mathilde è molto scuro. L'asteroide ha un certo numero di crateri molto grandi, con i singoli crateri che prendono il nome da giacimenti e bacini di carbone in tutto il mondo. I due crateri più grandi, Ishikari (29,3 km) e Karoo (33,4 km), sono larghi quanto il raggio medio dell'asteroide. Gli impatti sembrano aver spazzato via grandi volumi dall'asteroide, come suggerito dai bordi angolari dei crateri.
La densità misurata da NEAR Shoemaker, 1.300 kg/m³, è meno della metà di quella di una normale condrite carbonacea; questo può indicare che l'asteroide è un ammasso di macerie molto allentato (un asteroide che è stato spezzato da una collisione e rimesso insieme dalla gravità). Lo stesso vale per diversi asteroidi di tipo C studiati da telescopi a terra con sistemi di ottica adattiva (45 Eugenia, 90 Antiope, 87 Sylvia e 121 Hermione). Fino al 50% del volume interno di 253 Mathilde ha spazio aperto. Tuttavia, l'esistenza di una scarpata lunga 20 km può indicare che l'asteroide ha una certa forza strutturale, quindi potrebbe contenere alcuni grandi componenti interni. La bassa densità interna è un trasmettitore inefficiente di shock da impatto attraverso l'asteroide, che aiuta anche a preservare le caratteristiche della superficie in alto grado.
L'orbita di Matilde è eccentrica, e la porta all'estremità della fascia principale. Tuttavia, l'orbita si trova tra le orbite di Marte e Giove; non attraversa le orbite planetarie. Ha anche uno dei periodi di rotazione più lenti degli asteroidi conosciuti - la maggior parte degli asteroidi ha un periodo di rotazione nell'intervallo di 2 - 24 ore. A causa del lento tasso di rotazione, NEAR Shoemaker è stato in grado di fotografare solo il 60% della superficie dell'asteroide. Il lento tasso di rotazione potrebbe essere giustificato da una luna che orbita intorno all'asteroide, ma una ricerca delle immagini NEAR non ha rivelato nessuna luna più grande di 10 km di diametro fino a 20 volte il raggio di 253 Mathilde.
