Polymerer är molekyler som består av en lång, upprepande kedja av mindre enheter som kallas monomerer. De har den högsta molekylvikten bland alla molekyler och kan bestå av miljarder atomer. Humant DNA är en polymer med över 20 miljarder ingående atomer. Proteiner, som består av aminosyror, och många andra molekyler som utgör livet är polymerer. De är den största och mest mångsidiga klassen av kända molekyler och inkluderar även plast.
Monomerer är molekyler som vanligtvis är cirka 4-10 atomer i storlek och är reaktiva genom att de binder lätt till andra monomerer i en process som kallas polymerisation. Polymerer och deras polymerisationsprocesser är så olika att det finns en mängd olika system för att klassificera dem. En huvudtyp är kondensationspolymerisation, där reagerande molekyler frigör vatten som en biprodukt. Detta är sättet genom vilket alla proteiner bildas.
Polymerer är inte alltid raka kedjor av regelbundna repeterande monomerer; ibland består de av kedjor av varierande längd, eller till och med kedjor som förgrenar sig i flera riktningar. Resterande monomerer finns ofta tillsammans med de polymerer de skapar, vilket ger molekylerna ytterligare egenskaper. För att få monomerer att länka samman i vissa konfigurationer krävs en mängd olika katalysatorer – sekundära molekyler som påskyndar reaktionstiderna. Katalysatorer är grunden för de flesta syntetiska polymerer.
Vid sampolymerisation bildas kedjor som innehåller två eller flera olika monomerer. Större, mer komplexa polymerer tenderar att ha högre smältpunkter och draghållfastheter än andra, på grund av den stora mängden intermolekylära krafter som verkar mellan deras beståndsdelar. Vissa molekyler är så komplexa att de inte lätt kan identifieras, så tekniker som vidvinkelröntgenspridning, liten vinkelröntgenspridning och neutronspridning med liten vinkel används.
De flesta polymerer är organiska och använder kolbindningar som sin ryggrad. Andra använder kisel. På grund av deras stora mångfald finns det många som ännu inte har upptäckts, vilket erbjuder ett fruktbart område för vidare forskning och utveckling.