Οι ιδιότητες του πολυαιθυλενίου ποικίλλουν ανάλογα με την ποιότητα του παρθένου υλικού που χρησιμοποιείται για τη σύνθεση αυτού του θερμοπλαστικού και τη δομική του κρυστάλλωση. Γενικά, η ακεραιότητα του υλικού με βάση το πολυαιθυλένιο τελικού προϊόντος στη βιομηχανία πλαστικών βασίζεται στην πυκνότητα και το σημείο τήξης. Ωστόσο, δεδομένου ότι αυτή η ουσία μπορεί να παραχθεί με έναν αριθμό μεθόδων για τον πολυμερισμό του αιθανίου, καθεμία από αυτές θα δώσει διαφορές σε συγκεκριμένες ιδιότητες πολυαιθυλενίου. Οι παραλλαγές που ενδέχεται να οδηγήσουν σε αυτές τις διαφορές περιλαμβάνουν το μοριακό βάρος, την πυκνότητα και τον βαθμό διακλάδωσης της μοριακής προσκόλλησης άνθρακα.
Οι περισσότεροι άνθρωποι είναι εξοικειωμένοι με τις δύο πιο κοινές μορφές αυτού του πολυμερούς: πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας (LDPE) και πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE). Δεδομένου ότι οι ιδιότητες πολυαιθυλενίου του πρώτου περιέχουν μεγαλύτερο βαθμό διακλάδωσης μακράς αλυσίδας, η μήτρα είναι λιγότερο πυκνή και δεν προσφέρει τόση αντοχή εφελκυσμού όπως η δεύτερη. Δεδομένου ότι συμβαίνει αυτό, το LDPE είναι λιγότερο ακριβό στην παραγωγή και επεξεργασία από παρόμοια πολυμερή.
Το HDPE, από την άλλη πλευρά, είναι μια πιο ανθεκτική ποιότητα πολυαιθυλενίου λόγω υψηλότερης πυκνότητας και γραμμικής κρυστάλλωσης. Οι ιδιότητες πολυαιθυλενίου αυτού του υλικού το καθιστούν κατάλληλο για χρήση στην παραγωγή πολλών τύπων πλαστικών ανθεκτικών στις καταπονήσεις που προορίζονται για καταναλωτική και εμπορική χρήση. Για παράδειγμα, το HDPE χρησιμοποιείται για την κατασκευή δοχείων γάλακτος σε μέγεθος γαλονιού, καθώς και για υδραυλικά.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι ιδιότητες του πολυαιθυλενίου διαφέρουν ανάλογα με τη μέθοδο πολυμερισμού που χρησιμοποιείται. Η διαδικασία μπορεί να προκληθεί με διέγερση του πολυμερισμού ελεύθερων ριζών, με την εισαγωγή ενός αλκαλικού αμιδίου ή δευτερογενούς μονομερούς (πολυμερισμός προσθήκης ανιονικού και πολυμερισμός συντονισμού ιόντων, αντίστοιχα) ή με τη χρήση ενός καταλύτη. Επιπλέον, η εφαρμογή υψηλής τάσης χρησιμοποιείται για την επίτευξη κρυσταλλικού πολυαιθυλενίου εκτεταμένης αλυσίδας (ECC), το οποίο οδηγεί σε πυκνή κρυστάλλωση αλλά καθιστά διαφάνεια.
Οι καταλύτες είναι συχνά η μέθοδος επιλογής για τη λήψη υλικού που παρουσιάζει επιθυμητές ιδιότητες πολυαιθυλενίου. Για παράδειγμα, το πολυαιθυλένιο εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους (UHMWPE) και το πολυαιθυλένιο υψηλού μοριακού βάρους (HMWPE) είναι αμφότερα επαγόμενα από καταλύτες και έχουν ασυνήθιστα αυξημένη πυκνότητα και μοριακό βάρος. Λόγω υψηλού βαθμού ανθεκτικότητας, το UHMWPE χρησιμοποιείται για την κατασκευή διαφόρων εξαρτημάτων μηχανών, τεχνητών αρθρώσεων και εμφυτευμάτων και αλεξίσφαιρων γιλέκων. Το HMWPE χρησιμοποιείται για την κατασκευή αντικειμένων ανθεκτικών στα χημικά, όπως δεξαμενές καυσίμων και αποθήκευσης.
Εκτός από την πυκνότητα, το μοριακό βάρος και την αντοχή σε τάσεις, άλλες ιδιότητες πολυαιθυλενίου θεωρούνται ότι βαθμολογούν τη λειτουργία και την εφαρμογή. Αυτά περιλαμβάνουν αντοχή κρούσης ή κρούσης, ρυθμό διάτμησης – ρυθμός τήξης και ροής πολυμερούς – και αντίσταση σε πτώση, που αναφέρεται στο πώς το υλικό αντέχει στην τήξη και τη μεταμόρφωση. Όλοι αυτοί οι παράγοντες επηρεάζουν την απόδοση του υλικού κατά την επεξεργασία. Επιπλέον, δεδομένου ότι μεγάλο μέρος της πρώτης ύλης που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία πλαστικών σήμερα μπορεί να προέρχεται από ανακυκλωμένες πολυμερείς ρητίνες, οι ιδιότητες του πολυαιθυλενίου μπορεί να ποικίλλουν ευρέως, ακόμη και μεταξύ διαφορετικών παρτίδων που παρουσιάζονται ως το ίδιο υλικό.