ウルトラマンは普通の人間には無い特殊な能力を持っており、それぞれ固有の名称が付けられている。その中には作品制作当時に超能力と考えられていたものや、作品のために考案された殺傷能力や防御能力を持つ架空の光線、単に通常の人間が格闘技で使う既存の技が含まれている。その名称は書籍や年代によってばらつきがあったが、近年は円谷プロの監修で統一されている。劇中で名称が明言されたのは「スペシウム光線」と「テレポーテーション」のみで、他は（命名時期に時差はあるが）全て後付である。この技の一部は後のウルトラマン達も使っており、「新世紀　劇場版ウルトラマン伝説」によると、全ウルトラマンの光線技の原点とされ、総てのウルトラマンがその構えをしている。
スペシウム光線
ウルトラマンの使用する代表的な必殺技。腕を十字形に左右の手刀を交差させて右手から発射する破壊光線。右腕にマイナス、左腕にプラスのエネルギーが蓄えられ、それをスパークさせて発射すると設定されている。相手を爆破または炎上させる効果がある。決まり手として多用される一方、通用しなかった敵も数体いる。[11]連射も可能。大きな破壊力を持つ一方、これを使用すると大量のエネルギーを消費するという。この光線には火星に存在しバルタン星人が苦手とする架空の物質スペシウムが含まれているとされる。劇中では第2話でフジ隊員が命名した。「スペシウム」の名称は「スペース（宇宙）」+「シウム（「物質」を意味する接尾語）」から成り、命名およびポーズの考案は脚本・監督の飯島敏宏である。
八つ裂き光輪（ウルトラスラッシュ）
スペシウム光線を輪状に丸めたもので、外周にのこぎり状態の突起がある。相手の体を切断するために用いられる。まず両手を胸の前に水平に構えた後、挙げた右手を振り下ろす動作で投げるように発射される。第16話でバルタン星人（2代目）に対して初使用。第25話で使用された時は、空中で2つに分離してレッドキング（2代目）を3つに切り裂いている。グビラとキーラには投げ返され、、メフィラス星人やゼットンのバリアーには防がれるなど通用しないことも多い。後年のゲスト出演時にもたびたび使用された。
ウルトラアタック光線
両腕先に発生させたエネルギーを右腕に誘導してからリング状の光線にして放ち、相手を硬直させたのち粉砕する技。劇中では第31話でケロニアを倒したのが唯一の使用例である。資料によっては火に弱い敵に有効な熱線、または相手を麻痺させる光線でとどめの爆発は念力によるなどの説明もあるが、シナリオによればリング状光線から相手の爆発まで一連の技である。
透視光線
両目から放って透明な敵を発見したり、壁の向こう側を見通す光線。バルタン星人（初代）の宇宙船や、透明化したダダを発見するために使った。
ウルトラアイスポット（ウルトラ眼光）
両目から放つ光線。バルタン星人（2代目）の光波バリヤーを無効化した。
スラッシュ光線
掌を合わせて連続発射する矢尻状の光線。第33話で使ったが、メフィラス星人の光線に相殺された。
キャッチリング（金縛り光線）
相手の動きを封じるための光線。高速スピンを行いながら発射した光の鎖で敵を締めつける。ゼットンに使ったが、火球でスピンを止められ、引きちぎられた。
リバウンド光線（ウルトラバリヤー）
手の先から発するエネルギーで光の壁を空中に描き、攻撃を跳ね返す。ジェロニモンの無重力光線を跳ね返した。
ウルトラ念力
強力な念力を放って物体を粉砕したり、静止させる能力。ウルトラアタック光線と併用してケロニアを粉砕し、ジェロニモンが放った大量の羽根手裏剣を止めた。
ウルトラエアキャッチ（ウルトラ反重力光線）
両手から放つウルトラ念力の一種で、手を触れずに敵を空中に浮かばせることができる光線。そのまま地面へ叩きつけることもでき、第25話でレッドキング（2代目）に使い、第38話ではスペシウム光線や八つ裂き光輪の効かないキーラを、渦巻状の光線を放つ発展版のウルトラサイコキネシスで空中に吹き飛ばして爆発させた。
ウルトラ水流
両手を組み合わせ、指先から高圧の水を放出する技。第13話でペスターが起こした石油コンビナートの大火災を鎮火するために使った。また、第23話では水を弱点とするジャミラに浴びせて倒したこともある。
ハイスピン
体を高速回転させる能力。ブルトンが作り出す四次元空間から脱出した。
テレポーテーション
異なる星に瞬時に移動する能力で、自身の寿命を著しく縮める。第16話で使用。
光線白刃取り
第31話でケロニアの光線を両手で受け止めて防いだ技。
飛行能力
大気圏内だけでなく宇宙空間を自由に飛行する能力を持っている。大気圏内での飛行速度はマッハ5（初期の設定ではマッハ3）。超光速で飛行する時は赤い光の玉に変身する（第1話）。
巨大化能力
ダダの縮小光線銃で人間と等身大にされた際に使い、変身時と同じプロセスで再度巨大化した。
空中体当たり
高速飛行しながら空中の敵に体当たりする。ガマクジラとスカイドンを倒した。第14・34話では激突時の飛行ポーズが異なる（ガマクジラの時には頭から突っ込んでいるが、スカイドンの際には通常の飛びポーズ人形を使った）。
ウルトラチョップ
手刀で相手を殴打する。敵目掛けて走り、すれ違いざまにチョップを決める「ウルトラ霞斬り」という応用技もあり、ジラースを倒した。
ウルトラパンチ
敵の弱点を見極めて打ち込むパンチ技で、インド象50頭分の威力がある。
ウルトラキック
足にパワーを集中して素早く打ち込むキック技。ウルトラマンの関節は「三重関節」と呼ばれ、キック等の威力が数百倍になる。
ウルトラスウィング
敵を掴んで振り回し、放り投げる。他にも、レッドキングやテレスドンを倒した背負い投げ、ケロニアにダメージを与えた巴投げ、岩石落としがある。
防御能力
シリーズ中に登場する宇宙人、怪獣の中ではかなり高い防御力を誇り、特に熱に対しては無類の強さを誇る。跳ね返されたスペシウム光線を受けても軽傷で済んだ上に、原子爆弾の爆発に巻き込まれても殆どダメージを受けなかった。

本編以外で見られる能力
ウルトラの星作戦（スパークロック）
『帰ってきたウルトラマン』にゲスト出演した際に、ウルトラセブンと共に使用した技。2人で体を交差させてエネルギー域を作り出す。ナックル星人に捕らえられた新マン（ウルトラマンジャック）を蘇生させた。
ウルトラセパレーション
映画『甦れ!ウルトラマン』で、各地に同時出現した怪獣たちを倒すために使った新技。5人に分身し、それぞれが各地に飛んで怪獣と戦う。
マリンスペシウム光線
映画『甦れ!ウルトラマン』で登場した、スペシウム光線の威力を強化させた7色の光線。ゼットンを倒した。
エネルギーを与える光線（名称不明）
『ウルトラマンティガ』第49話で、円谷英二監督の想いが実体化して現れたウルトラマンがヤナカーギーに苦戦するティガにエネルギーを与えた光線。