216 Kleopatra havas la formon de osto, laŭ observo de Eŭropa Suda Observatorio de La Silla. Per radara eĥo, la Radioteleskopo de Arecibo en Puerto-Riko permesis desegni modelon de la asteroido, kiu konfirmis la ostan formon. Favorata klarigo de tiu formo estas, ke la asteroido komponiĝas el du korpoj ligataj de gravita forto.
Ĝia granda albedo aspektigas ĝin kiel kvazaŭ metala.
Alexhelios (S/2008 (216) 1), la satelito plej ekstere, havas diametron de 8,9 ± 1,6 km, orbitan duonan grandakson de 678 ± 13 km kaj orbitan periodon de 2,32 ± 0,02 tagoj (55,68 ± 0,48 horoj). Ĝia rotacia periodo estas ankoraŭ nekonata.
Cleoselene (S/2008 (216) 2) havas diametron de 6,9 ± 1,6 km, orbitan duonan grandakson de 454 ± 6 km kaj orbitan periodon de 1,24 ± 0,02 tago (29,76 ± 0,48 horoj). Ankaŭ ĝia rotacia periodo estas ankoraŭ nekonata.
La orbitoj de la satelitoj permesis mzuri la mason de 216 Kleopatra, do ties denso, kiu montriĝis malpli granda ol antaŭvidita: La interno de la asteroido enhavas ~ 40 % da malpleno, do havas strukturon de rubamaso.[2]