分子量が 10 000 以上の化合物を高分子化合物あるいは高分子という。
常温では固体で、成形が容易な合成高分子を合成樹脂(synthetic resin)あるいはプラスチック(plastic)という。
高分子化合物を作る際、たとえばポリエチレンはエチレンを合成させて作られるが、
このエチレンのように合成の単位になった分子1個のことを単量体(monomer)といい、いっぽうポリエチレンなどのように単量体のエチレンが連結したものを多量体(polymer)という。
単量体はモノマー、多量体はポリマーと呼ばれることもある。
単量体どうしが、結合することを重合(polymerization)という。
重合の際、たとえば二重結合のあるエチレンから、二重結合が単結合となることで重合するポリエチレンのように、二重結合が単結合となることで重合する結合を付加重合という。
重合の際に、化合物によっては、たとえば単量体に結合していた水素などが欠落し、副生成物として水分子が出来る場合がある。副生成物を生じて重合することを縮合という。特に、重合で水分子が、単量体由来の分子を原料として、水が副生成物として生じる場合の重合反応を脱水縮合という。
分子中の単量体の個数を重合度という。
いっぱんに多量体といった場合、特に重合度に決まりはないが、重合度が数百程度以上の物を指すことが多い。
高分子化合物を人工的に合成した場合、反応の重合度にばらつきが生じるので、分子量のグラフは右図のようになる。
ある高分子化合物について、その高分子化合物の分子量を平均したものを平均分子量(mean molcular weight)という。
高分子の分子量は、浸透圧を測定することで分子量を求められる。凝固点降下や沸点上昇を利用する方法では、うまく分子量を求められない。
高分子化合物の固体には、結晶構造の部分と非結晶構造の部分とが混ざっているが、大部分は非結晶部分である。
結晶構造の部分が多いと強度が高く、硬く、透明度が増す。
非結晶の部分が多いと、やわらかくなり、不透明になる。
高分子化合物は、一定の融点をもたない。
高分子化合物を熱していくと、明確な融点が分からないまま、だんだん軟化していき、しだいに液体になっていく。このように、高分子化合物において、軟化しはじめる温度を軟化点(softening point)という。
高分子化合物が一定の融点をもたない理由として、非結晶の部分が多かったり、あるいは、一定の分子量をもたず分子量が分布している事などがある
付加重合によって合成される樹脂について、その単量体はエチレン C=C やビニル基 CH2=CH のように二重結合を持ってる。
付加重合で合成せれた分子の構造には直鎖状の構造を持つものが多い。
アミド結合によって重合した化合物をポリアミド(polyamide)という。
エステル結合によって重合した化合物をポリエステル(polyester)という。
アジピン酸 


HOOC
−

(
CH
2


)

4



−
COOH

{\displaystyle {\ce {HOOC-(CH2)4-COOH}}}
 とヘキサメチレンジアミン 


H
2


N
−

(
CH
2


)

6



−

NH
2




{\displaystyle {\ce {H2N-(CH2)6-NH2}}}
 との縮合重合によって、ナイロン66が得られる[1]。
この、ポリアミドを繊維にしたものをナイロン(nylon)という。 
環状のアミド結合を持つ、ε-カプロラクタム(caprolactam)に少量の水を加えて加熱すると、開環重合してナイロン6が生成する。
このように、環状分子が開環して鎖状のポリマーに重合することを開環重合(ring-opening polymerization)という。アミド結合を持つ環状化合物をラクタムという。
単量体が芳香族化合物であるポリアミドをアラミド(aramid)という。それを繊維にしたものをアラミド繊維という。
アラミド繊維の一例として、原材料にテレフタル酸ジクロリド 


Cl
−
CO
−
Ph
−
CO
−
Cl

{\displaystyle {\ce {Cl-CO-Ph-CO-Cl}}}
と、p-フェニレンジアミン 


H
2


N
−
Ph
−

NN
2




{\displaystyle {\ce {H2N-Ph-NN2}}}
 とを重合させると、p-フェニレンテレフタルアミドという化合物になる。
非常に丈夫であり、引っ張り強度も高く、耐熱性・難燃性もすぐれるので、防弾チョッキや消防服などに使用される。
エステル結合 -COO- によって連なった高分子化合物をポリエステルという。
ポリエステルは、合成繊維のほかにも、合成樹脂としても使われる。
テレフタル酸 HOOC-C6H4-COOH と、エチレングリコール HO-(CH2)2-OH を縮合重合するとポリエチレンテレフタラートが得られる。 略称はPETである。
PETは水を吸いにくい。 飲料用の容器のペットボトルに用いられる。
また、ポリエステル繊維はしわになりにくいので、衣服にも用いられる。
アクリロニトリル CH2=CH-CN を付加重合させたものをポリアクリロニトリルという。ポリアクリロニトリルを主成分とした繊維をアクリル繊維という。 ポリアクリロニトリルは疎水性であり、そのままでは染色しづらいので、ポリアクリロニトリル繊維に添加物として酢酸ビニル CH2=CH-OCOCH3 などの原子団を混ぜて、染色性を高める。
アクリル繊維の肌触りは羊毛に似ていて、やわらかい。
また、アクリロニトリルと塩化ビニルを共重合させた繊維は燃えにくく、カーテンなどに用いられている。
アクリロニトリルを窒素などの不活性気体中で、温度200°C から段階的に温度を上げ 温度3000°C程度の高温で熱分解すると、炭素を主成分とする炭素繊維(カーボンファイバー)が得られる。炭素繊維は強度が優れている。
カーボンファイバーは、テニスラケットなどのスポーツ用品や釣竿、航空機の翼の材料の一つにも用いられる。
酢酸ビニルCH2=CH-OCOCH3 を付加重合させて、ポリ酢酸ビニル[-CH2-CH(OCOCH3)-]n を作り、これを水酸化ナトリウムNaOHでけん化するとポリビニルアルコール -[CH2-CH(OH)]- n になる。
ポリビニルアルコールは、ヒドロキシ基を多く持ち、水溶性が高いので、そのままでは繊維には使えない。洗濯のりとして、ポリビニルアルコールは用いられる。
ポリビニルアルコールは、硫酸ナトリウム水溶液へ入れると凝固する。なので、繊維にするために、ポリビニルアルコールを細孔から硫酸ナトリウム水溶液へ送り出す。