לפוליאתילן יש עמידות מצוינת של טמפרטורה- (טמפרטורת הפעלה מינימלית יכולה להגיע ל -70 עד -100 מעלות), יציבות כימית טובה ועמידות לרוב החומצות והבסיסים (לא חומצות מחמצן). זה לא מסיס בממסים נפוצים בטמפרטורת החדר, יש ספיגת מים נמוכה ויש לו תכונות בידוד חשמליות מעולות. עם זאת, פוליאתילן רגיש מאוד ללחץ סביבתי (כימי ומכני) ובעל עמידות לקויה של הזדקנות תרמית. תכונות הפוליאתילן משתנות לפי מגוון, בעיקר תלוי במבנה המולקולרי שלו ובצפיפותו. שיטות ייצור שונות יכולות לייצר מוצרים עם צפיפות משתנה (0.91 עד 0.96 גרם/ס"מ 3). ניתן לעבד פוליאתילן בשיטות דפוס תרמופלסטיות סטנדרטיות (ראה עיבוד פלסטיק).
