高分子材料的类型很多。
1.按来源分类
高分子材料的品种很多，按照它们的来源可分为两大类，一是自然界赐给人类的天然高分子；二是20世纪以来发展的人工合成高分子。天然高分子可谓源远流长，包括来自植物的纤维素、淀粉、木材、天然橡胶树漆以及来自动物的皮、毛、角等。人类从古代社会开始就与天然高分子结下不解之缘，在与自然界的抗争中我们的祖先一开始就懂得使用皮毛御寒，以棉、麻、丝等纺制衣料，伐木建房、做舟，用树脂、虫胶熬制漆和胶粘剂。在浙江河姆渡发现的6000年前的漆碗，在浙江吴兴钱家漾发现的4700年前的绢、丝带、萱麻织物，以及秦代用糯米浆配以石灰建造的万里长城等，都充分体现了我国劳动人民在利用、加工天然高分子材料方面的聪明才智。他们懂得通过沤制的方法利用自然发酵除去植物韧皮中的木质素、果胶而获得可纺织的纤维；懂得用不同浓度的碱液溶胀和洗去蚕丝中的丝胶而缫丝；在10000～5000年前就掌握了用油脂鞣制皮革（即通过鞣制使兽皮蛋白质中的氨基酸发生交联而成韧性的皮革）。而被称为人类所知的最古老的工业塑料——漆器，也起自我国史前的新石器时代。那时古人已懂得采割树木中的生漆，加入氧化铁之类的颜料，并配以油而制成色彩丰富的制品。作为我国四大发明之一的造纸术，更是我国劳动人民利用植物纤维的一项重大成就。西汉时期蔡伦总结出来的造纸术就包括了用机械和化学法除去果胶、木质等杂质制成纸浆和晾制成纸的过程。把天然纤维素改性、加工成塑料和其他制品则相对要晚得多。
在19世纪中叶（1847）人们才发现用硝硫混酸将纤维素硝化而得到硝化棉，并利用其制成清漆和火药，之后又出现了增塑而制成塑料和胶片的赛璐珞。至于把棉纤维变成粘胶纤维并投入生产则是20世纪才开始的。另一类早就引起人们极大兴趣的天然高分子材料是橡胶，其发现始自于南美，直到1839年C.Goodyear 发明了橡胶的硫化方法——在加热情况下用碱性碳酸铝催化硫黄使橡胶交联，才为橡胶找到了实际应用价值。在20世纪发现了炭黑补强之后，橡胶的产量大幅地增加，成为天然高分子材料应用的一项重要工业，并在工农业生产、国防和人类日常生活中发挥了重大的作用。
2.按用途分类
合成高分子是指通过化学反应而获得的一系列高分子树脂，利用这些高分子树脂人们制成了五光十色的塑料、纤维和橡胶制品。合成高分子的迅速发展得益于20世纪以来人们对化学反应和化合物微观结构与性能关系认识的不断深入，以及对高分子材料应用价值和高分子科学的巨大兴趣。20世纪初期即合成了酚醛树脂和丁钠橡胶，20世纪30年代合成了尼龙，40年代起合成了一系列可用做塑料的高分子，如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。随着高分子材料应用的迅速扩大，品种越来越多，人们又按它们的用途加以分类。其中一大类主要是以良好的机械力学性能而获得应用的结构材料，这类高分子材料最多，包括面大量广的通用高分子和高温（100℃）情况下具有高强度（50兆帕）的工程塑料，以及复合材料。通用高分子包括塑料中的“四烯”（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯）；纤维中的“四纶”（涤纶、锦纶、腈纶、维纶）；橡胶中的“四胶”（丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶）。此外通用高分子还包括广泛应用的各种涂料和胶粘剂。工程塑料是指一类强度和刚度高、韧性好、耐磨、耐热的优质塑料，可代替金属或陶瓷而应用于车辆、飞机、船只、电子设备。
广泛应用的有聚甲醛、聚酰亚胺、聚砜、聚碳酸酯、聚芳醚、聚芳酰胺以及一些氟塑料。由各种纤维与高分子树脂制成的复合材料也属于工程塑料之列，它们在建筑、交通运输、化工、船舶、航空航天和通用机械中以质轻、强度刚度高、耐热、耐烧蚀、抗辐射、吸波等一系列优点而获得应用。
按用途分的另一类高分子材料为非结构材料。该类材料除了有一定机械力学性能以外，主要具备某种特殊的功能，因而也称功能高分子。例如具有压电效应的聚偏氯乙烯；具有感光功能的感光树脂；具有吸附分离性能的离子交换树脂；可富集液体和气体的分离膜；具有化学功能的高分子试剂、催化剂和固化酶；具有医药和生物功能的人体软、硬组织的高分子生物材料和高分子药物；作为临床诊断和分析化验用的高分子材料等。
3.按链结构分类
由于结构和性能之间有着密切的关系，所以对各种高分子化合物可以按它们主链的化学结构加以分类，如以线型链存在的线型高分子，常用的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等都是相对分子质量高达数十万甚至上百万的长链高分子。在线型高分子中还包括以一种结构单元重复构成的均聚物；以两种以上结构单元构成的共聚物以及两种结构单元排列形式不同的嵌段共聚物、交替共聚物、接枝共聚物和无规共聚物，由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而得到的ABS 树脂就是一个例子。这些线型高分子链之间以次价键力作用而维系在一起。由于分子量很高，链很长，由偶极力、色散力、氢键等构成的次价键力的总和以及随之而来的机械强度很大，其值往往超过主链上单键的强度，这就是高分子能作为材料使用的依据。同时，由于这些线型链间没有化学键连接，它们是可溶可熔的，正是利用了这一性质，在加热（和增塑）的情况下可以把这些高分子反复挤压、铸塑成所需的形状。所以，这类高分子也称为热塑性高分子。所有的塑料都是热塑性高分子。与线型高分子相对应的另一类高分子是体型高分子，它们的链之间通过化学键的形式组成三维网络结构。这类高分子大多数都是在加热情况下由交联剂把线型的预聚物交联成的，所以也称热固性高分子，例如硫化的橡胶、酚醛树脂压制的“电木”、有万能胶之称的环氧树脂以及用做弹性坐垫的聚氨酯泡沫塑料都是热固性的。这类热固性高分子具有不溶不熔的特点，一旦形成，不能通过加热方式重新将它们塑造成其他形状，也不能为溶剂所溶解，只有在交联度不太大时可为溶剂所溶胀。通过对构成这种热固性高分子预聚物主链化学结构、链间相对分子质量（即交联密度）的选择和控制，可以获得伸长率达1000％的橡胶高弹体，也可以制成刚性很高的结构材料。