สมบัติของพอลิเมอร์ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของพอลิเมอร์ ซึ่งโครงสร้างของพอลิเมอร์แบ่งออกเป็น 3 แบบ คือ แบบเส้น แบบกิ่ง และแบบร่างแห

1. พอลิเมอร์แบบเส้น (linear polymer)

เกิดจากมอนอเมอร์สร้างพันธะโคเวเลนต์ต่อกันเป็นโซ่ยาว สายโซ่พอลิเมอร์เรียงชิดกันมากกว่าแบบอื่น จึงมีแรงยึดเหนี่ยวต่อกันสูง เช่น พอลิเอทิลีน สายโซ่จะเรียงชิดกันมาก จึงมีความแข็ง ขุ่น และเหนียว พอลิสไตรีน จะมีเบนซีนอยู่นอกโซ่ จึงผลักให้โซ่หลักอยู่ห่างกัน ทำให้มีความใสกว่าพอลิเอทิลีน

สมบัติของพอลิเมอร์แบบเส้น

- มีความหนาแน่นและมีจุดหลอมเหลวสูง ยืดหยุ่นได้มาก
- มีความแข็ง เหนียว และขุ่นมากกว่าโครงสร้างแบบอื่น ๆ
- เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัว แต่เมื่ออุณหภูมิลดลงสามารถแข็งตัวได้อีกครั้ง
- สามารถเปลี่ยนรูปร่างกลับไปมาได้ โดยสมบัติของพอลิเมอร์ไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง

2. พอลิเมอร์แบบกิ่ง (branched polymer)

เป็นพอลิเมอร์ที่มีกิ่งแยกออกจากสายโซ่หลัก ซึ่งอาจจะเป็นกิ่งสั้นหรือกิ่งยาว ทำให้โซ่หลักเรียงตัวอยู่ห่างกัน เช่น พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ (low density polyethylene ; LDPE)

สมบัติของพอลิเมอร์แบบกิ่ง

- มีความหนาแน่นและมีจุดหลอมเหลวต่ำ ยืดหยุ่นได้น้อย
- เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัว แต่เมื่ออุณหภูมิลดลงสามารถแข็งตัวได้อีกครั้ง
- สามารถเปลี่ยนรูปร่างกลับไปมาได้ โดยสมบัติของพอลิเมอร์ไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง

3. พอลิเมอร์แบบร่างแห (network polymer) 

เกิดจากการเชื่อมโยงสายโซ่ของพอลิเมอร์แบบเส้นกับพอลิเมอร์แบบกิ่ง เช่น พอลิฟีนิลฟอร์มาลดีไฮด์ พอลิเมลามีนฟอร์มาดีไฮด์

สมบัติของพอลิเมอร์แบบร่างแห

- มีจุดหลอมเหลวสูง แข็ง เปราะ ไม่ยืดหยุ่นหรือโค้งงอ แตกหักง่าย
- เมื่อขึ้นรูปแล้วไม่สามารถหลอมหรือเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้

นอกจากโครงสร้างของพอลิเมอร์แล้ว มวลโมเลกุลและแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโซ่ของพอลิเมอร์ก็มีผลต่อสมบัติของพอลิเมอร์ด้วย ดังนี้

- พอลิเมอร์ที่มีมวลโมเลกุลสูงและมีโครงสร้างแบบเส้น จะมีความเหนียว
- พอลิเมอร์ที่ไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างสายโซ่ แต่ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะไฮโดรจเนหรือแรงแวนเดอร์วาลส์ จะมีจุดหลอมเหลวสูง
- พอลิเมอร์ที่มีสายโซ่เรียงชิดกันมาก จะมีความเป็นผลึกสูง มีความแข็ง ผิวขุ่น หรือทึบแสง