253 Mathilde é muito escuro. O asteróide tem uma série de crateras muito grandes, sendo as crateras individuais nomeadas para campos de carvão e bacias em todo o mundo. As duas maiores crateras, Ishikari (29,3 km) e Karoo (33,4 km), são tão largas quanto o raio médio do asteróide. Os impactos parecem ter explodido grandes volumes do asteróide, como sugerido pelas bordas angulares das crateras.
A densidade medida pelo NEAR Shoemaker, 1.300 kg/m³, é menos da metade da de um condrite carbonáceo normal; isto pode indicar que o asteróide é uma pilha de entulho muito solta (um asteróide que foi quebrado por uma colisão e puxado para trás pela gravidade). O mesmo acontece com vários asteróides do tipo C estudados por telescópios terrestres com sistemas óticos adaptativos (45 Eugenia, 90 Antiope, 87 Sylvia e 121 Hermione). Até 50% do volume dentro de 253 Mathilde tem espaço aberto. Entretanto, a existência de uma escarpa de 20 km de comprimento pode indicar que o asteróide tem alguma resistência estrutural, de modo que poderia conter alguns grandes componentes internos. A baixa densidade interna é um transmissor ineficiente de choque de impacto através do asteróide, o que também ajuda a preservar as características da superfície em um alto grau.
A órbita de Mathilde é excêntrica, levando-a para os confins da cintura principal. No entanto, a órbita fica entre as órbitas de Marte e Júpiter; não atravessa as órbitas planetárias. Ela também tem um dos períodos de rotação mais lentos dos asteróides conhecidos - a maioria dos asteróides tem um período de rotação na faixa de 2 a 24 horas. Devido à taxa de rotação lenta, o NEAR Shoemaker só conseguiu tirar fotos de 60% da superfície do asteróide. A taxa de rotação lenta pode ter sido contabilizada por uma lua orbitando o asteróide, mas uma busca das imagens NEAR revelou nenhum maior do que 10 km de diâmetro até 20 vezes o raio de 253 Mathilde.
