合成高分子的主鏈主要是由碳原子以共價鍵結合起來的碳鏈，由于單鍵可以自由旋轉，使線型長鏈高分子在旋轉的影響下，整個分子保持直線狀態(tài)的機率甚微。事實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)結構。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械強度一般要比非晶態(tài)高分子高，而且還有一定的熔點，所以要提高高分子的這些性質(zhì)，就要設法提高高分子的結晶度。
高分子結構具有不均一性，或稱多分散性，這一點與小分子結構是截然不同的。小分子的結構是確定的，分子量也是確定的。但對合成高分子來說，每個獨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。實驗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)計平均結果而已。
合成高分子的上述結構特點，使其具有熱塑性、熱固性、耐磨性、絕緣性、相對密度小、比強度高等特殊的性能。
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操作。
單體進行聚合反應時，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)由線型轉變?yōu)轶w型高分子。體型高分子加熱后不會熔化、流動，當加熱到一定溫度時體型高分子的結構遭到破壞，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，但強度高，有的工程塑料的強度超過鋼鐵和其他金屬材料。例如玻璃鋼的強度比合金鋼大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。高分子中存在強大的分子間作用力是高分子材料具有高強度的主要原因。
高分子的分子鏈纏繞在一起，許多分子鏈上的基團被包在里面，當有試劑分子加入時，只有露在外面的基團容易與試劑分子作用，而被包在里面的基團不易反應，所以高分子化合物的化學反應性能較差，對化學試劑顯得比較穩(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。
高分子中的分子鏈是原子以共價鍵結合起來的，分子既不能電離，也不能在結構中傳遞電子，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。