合成高分子的主鏈主要是由碳原子以共價鍵結(jié)合起來的碳鏈，由于單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)，使線型長鏈高分子在旋轉(zhuǎn)的影響下，整個分子保持直線狀態(tài)的機(jī)率甚微。事實(shí)上線型長鏈高分子處于自然蜷曲的狀態(tài)，分子糾纏在一起，因而具有可柔性。當(dāng)有外力作用在分子上，蜷曲的分子可以被拉直，但外力一除去，分子又恢復(fù)到原來的蜷曲狀態(tài)，因此合成高分子都有一定的彈性。
由于合成高分子都是長鏈大分子，又處于自然的蜷曲狀態(tài)，所以不容易排列整齊成為周期性的晶態(tài)結(jié)構(gòu)。與小分子不同，合成高分子不容易形成完整的晶體。然而在局部范圍內(nèi)，分子鏈有可能排列整齊，形成結(jié)晶態(tài)，即所謂短程有序。因此在高分子晶體中往往含有晶態(tài)部分和非晶態(tài)部分，故常用結(jié)晶度來衡量整個高分子中晶態(tài)部分所占的比例。晶態(tài)高分子的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度一般要比非晶態(tài)高分子高，而且還有一定的熔點(diǎn)，所以要提高高分子的這些性質(zhì)，就要設(shè)法提高高分子的結(jié)晶度。
高分子結(jié)構(gòu)具有不均一性，或稱多分散性，這一點(diǎn)與小分子結(jié)構(gòu)是截然不同的。小分子的結(jié)構(gòu)是確定的，分子量也是確定的。但對合成高分子來說，每個獨(dú)立的高分子只要聚合度n確定了，分子量也就確定了。但在聚合反應(yīng)中，得到的聚合物不是均一的，而是不同聚合度的高分子的混合物，因此在這種情況下無法確定高分子的分子量。實(shí)驗(yàn)測定高分子的分子量，只是試樣中聚合度大小不一的高分子分子量的統(tǒng)計平均結(jié)果而已。
合成高分子的上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其具有熱塑性、熱固性、耐磨性、絕緣性、相對密度小、比強(qiáng)度高等特殊的性能。
長鏈型高分子被加熱時，分子受熱不均勻，有的部分已受熱，有的部分受熱少，甚至還有一部分沒有受熱。因此高分子加熱后不是馬上熔化變成液體，而是先經(jīng)歷一個軟化過程再變?yōu)橐后w。當(dāng)然，這是外因的作用，分子內(nèi)部不均勻，也是一個重要的原因。液體冷卻后，變硬成為固體，再次加熱，它又能軟化、流動。線型高分子的這種性質(zhì)稱為熱塑性，它不但使高分子材料便于加工，而且還可以多次重復(fù)操作。
單體進(jìn)行聚合反應(yīng)時，先形成線型高分子，在某種條件下分子鏈之間發(fā)生交聯(lián)由線型轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型高分子。體型高分子加熱后不會熔化、流動，當(dāng)加熱到一定溫度時體型高分子的結(jié)構(gòu)遭到破壞，這種性質(zhì)稱為熱固性。因此體型高分子一旦加工成型后，不能通過加熱重新回到原來的狀態(tài)。
合成高分子中主要含C，H，O，N，S及鹵素等元素，因此比金屬材料輕得多。一般高分子相對密度在1～2之間，最輕的聚丙烯塑料，相對密度只有0.91；泡沫塑料的相對密度只有0.01，比水輕100倍，是非常好的救生材料。高分子材料相對密度小，但強(qiáng)度高，有的工程塑料的強(qiáng)度超過鋼鐵和其他金屬材料。例如玻璃鋼的強(qiáng)度比合金鋼大1.7倍，比鋁大1.5倍，比鈦鋼大1倍。由于質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、價廉，所以高分子材料在不少場合已逐步取代金屬材料的位置，全塑汽車的問世就是典型的例子。高分子材料為什么有這樣高的強(qiáng)度呢？高分子的分子量大，分子中原子數(shù)目多，且分子鏈彼此纏繞在一起，因此分子鏈之間原子的接觸點(diǎn)非常多，相互間的作用力很大。這種作用力稱為分子間作用力，或稱范德華力。如果具備形成氫鍵的條件，分子鏈之間還可形成氫鍵。高分子中存在強(qiáng)大的分子間作用力是高分子材料具有高強(qiáng)度的主要原因。
高分子的分子鏈纏繞在一起，許多分子鏈上的基團(tuán)被包在里面，當(dāng)有試劑分子加入時，只有露在外面的基團(tuán)容易與試劑分子作用，而被包在里面的基團(tuán)不易反應(yīng)，所以高分子化合物的化學(xué)反應(yīng)性能較差，對化學(xué)試劑顯得比較穩(wěn)定。高分子具有耐酸、耐腐蝕等特性，著名的“塑料王”聚四氟乙烯，即使把它放在王水中煮也不會變質(zhì)，其耐酸程度遠(yuǎn)超過金。聚四氟乙烯是優(yōu)異的耐酸、耐腐蝕材料。
高分子中的分子鏈?zhǔn)窃右怨矁r鍵結(jié)合起來的，分子既不能電離，也不能在結(jié)構(gòu)中傳遞電子，所以高分子具有絕緣性，電線的包皮、電插座等都是用塑料制成。此外，高分子對多種射線如α，β，γ和X射線有抵抗能力，可以抗輻射。