Το πολυαιθυλενίου έχει εξαιρετική χαμηλή - αντίσταση θερμοκρασίας (η ελάχιστη θερμοκρασία λειτουργίας μπορεί να φτάσει -70 έως -100 βαθμούς), καλή χημική σταθερότητα και αντίσταση στα περισσότερα οξέα και βάσεις (όχι οξειδωτικά οξέα). Είναι αδιάλυτο σε κοινούς διαλύτες σε θερμοκρασία δωματίου, έχει χαμηλή απορρόφηση νερού και έχει εξαιρετικές ιδιότητες ηλεκτρικής μόνωσης. Ωστόσο, το πολυαιθυλένιο είναι πολύ ευαίσθητο στο περιβαλλοντικό στρες (χημικό και μηχανικό) και έχει κακή αντοχή στη θερμική γήρανση. Οι ιδιότητες του πολυαιθυλενίου ποικίλλουν ανάλογα με την ποικιλία, κυρίως ανάλογα με τη μοριακή δομή και την πυκνότητα του. Διαφορετικές μέθοδοι παραγωγής μπορούν να παράγουν προϊόντα με ποικίλες πυκνότητες (0,91 έως 0,96 g/cm3). Το πολυαιθυλένιο μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας τυπικές θερμοπλαστικές μεθόδους χύτευσης (βλ. Επεξεργασία πλαστικών).
