化学性质聚乙烯抗多种有机溶剂，抗多种酸碱腐蚀，但是不抗氧化性酸，例如硝酸。在氧化性环境中聚乙烯会被氧化。物理性质聚乙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的，但是在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。聚乙烯结晶的程度受到其枝链的个数的影响，枝链越多，越难以结晶。聚乙烯的晶体融化温度也受到枝链个数的影响，分布于从30摄氏度130摄氏度的范围，枝链越多融化温度越低。聚乙烯单晶通常可以通过把高密度聚乙烯在130摄氏度以上的环境中溶于二甲苯中制备，聚乙烯无臭、无味、无毒，外观呈乳白色的蜡状固体。其密度随聚合方法不同而异。聚乙烯块状料是半透明或不透明状，薄膜是透明的,透明性随结晶度的提高而下降。聚乙烯膜的透水性低但透气性较大，比较适合用于防潮包装。聚乙烯易燃,氧指数值仅为17%,是最易燃烧的塑料品种之一，聚乙烯的力学性能一般，从其拉伸时的应力应变曲线来看，聚乙烯属于一种典型的软而韧的聚合物材料。聚乙烯拉伸强度比较低，表面硬度也不高，抗蠕变性差，只有抗冲击性能好。这是由于聚乙烯分子链是柔性链，且无极性基团存在，分子链间吸引力较小，但是由于聚乙烯是结晶度比较高的聚合物，结晶部分发结晶结构，即分子链的紧密堆砌赋予其一定的承载能力，所以聚乙烯的强度主要是结晶时分子的紧密堆砌程度所提供的。聚乙烯的化学结构、分子量、聚合度和其他性能很大程度上均依赖于使用的聚合方法。聚合方法决定了支链的类型和支链度。结晶度取决于聚合物的化学结构和加工条件。