Właściwości polietylenu różnią się w zależności od gatunku pierwotnego materiału użytego do syntezy tego termoplastu i jego krystalizacji strukturalnej. Ogólnie rzecz biorąc, integralność produktu końcowego materiału na bazie polietylenu w przemyśle tworzyw sztucznych opiera się na gęstości i temperaturze topnienia. Jednakże, ponieważ substancję tę można wytwarzać wieloma metodami polimeryzacji etanu, każda z nich spowoduje różnice w określonych właściwościach polietylenu. Zmiany, które mogą prowadzić do tych różnic, obejmują masę cząsteczkową, gęstość i stopień rozgałęzienia przyłączenia cząsteczki węgla.
Większość ludzi zna dwie najpopularniejsze formy tego polimeru: polietylen o małej gęstości (LDPE) i polietylen o dużej gęstości (HDPE). Ponieważ właściwości polietylenowe tych pierwszych zawierają większy stopień rozgałęzień o długim łańcuchu, matryca jest mniej gęsta i nie zapewnia tak dużej wytrzymałości na rozciąganie jak ta druga. Ponieważ tak jest, LDPE jest tańszy w produkcji i przetwarzaniu niż podobne polimery.
Z drugiej strony HDPE jest bardziej wytrzymałym gatunkiem polietylenu ze względu na wyższą gęstość i krystalizację liniową. Właściwości polietylenowe tego materiału sprawiają, że nadaje się on do stosowania w produkcji wielu rodzajów odpornych na naprężenia tworzyw sztucznych przeznaczonych do użytku konsumenckiego i komercyjnego. Na przykład HDPE jest używany do produkcji pojemników na mleko o wielkości galonów, a także osprzętu hydraulicznego.
Jak już wspomniano, właściwości polietylenu różnią się w zależności od zastosowanej metody polimeryzacji. Proces może być indukowany przez stymulowanie polimeryzacji wolnorodnikowej, przez wprowadzenie amidu alkalicznego lub monomeru drugorzędowego (odpowiednio anionowa polimeryzacja addycyjna i polimeryzacja koordynacyjna jonów) lub przez zastosowanie katalizatora. Ponadto zastosowanie wysokiego napięcia jest wykorzystywane do uzyskania polietylenu o wydłużonym łańcuchu krystalicznym (ECC), co powoduje gęstą krystalizację, ale zapewnia przezroczystość.
Katalizatory są często wybieraną metodą uzyskania materiału o pożądanych właściwościach polietylenu. Na przykład polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE) i polietylen o wysokiej masie cząsteczkowej (HMWPE) są zarówno indukowane katalizatorem, jak i mają niezwykle podwyższoną gęstość i masę cząsteczkową. Ze względu na wysoką trwałość, UHMWPE jest używany do produkcji różnych części maszyn, sztucznych stawów i implantów oraz kamizelek kuloodpornych. HMWPE służy do wytwarzania artykułów chemoodpornych, takich jak zbiorniki paliwowe i magazynowe.
Oprócz gęstości, masy cząsteczkowej i odporności na naprężenia, inne właściwości polietylenu są uważane za oceniające funkcję i zastosowanie. Obejmują one wytrzymałość na wstrząsy lub uderzenia, szybkość ścinania — szybkość topnienia i płynięcia polimeru — oraz odporność na ugięcie, która odnosi się do tego, jak materiał wytrzymuje topnienie i ponowne formowanie. Wszystkie te czynniki wpływają na to, jak materiał będzie się zachowywał podczas przetwarzania. Ponadto, ponieważ większość surowców używanych obecnie w przemyśle tworzyw sztucznych może pochodzić z przetworzonych żywic polimerowych, właściwości polietylenu mogą się znacznie różnić, nawet w przypadku różnych partii prezentowanych jako ten sam materiał.