表示在外力作用下高聚物應力與應變之間所呈現的關係，它包括彈性、塑性、強度、蠕變、鬆弛和硬度等。當高聚物用作結構材料時，這些性能都顯得十分重要。高聚物力學性能的兩大特點是具有高彈性和粘彈性。所謂高彈性是區別於普彈性而言的，一般金屬的普彈形變隻有千分之幾，但高聚物的高彈形變可達30％～1000％。由於高聚物同時具有粘性液體和彈性固體的特徵，研究高聚物的力學性能時必須考慮應力、應變、作用時間（或頻率）和溫度四個參數，而時－溫是等效的，溫度越高表示力的作用時間越長長，反之亦然（見高聚物粘彈性）。
形變和破壞 對於同一種高聚物，如果拉伸時的溫度遠低於玻璃化溫度，就會出現脆性破壞(形變量約10％)；如果略低於玻璃化溫度，能出現韌性形變，有細頸和強迫高彈性發生；如果高於玻璃化溫度，則出現橡膠狀高彈形變；如果遠高於玻璃化溫度，就會出現流動。
試驗方法 最常用的研究高聚物力學性能的方法有應力松弛、蠕變、動態力學性能和應力－應變試驗等。①應力松弛試驗是在恒溫條件下將樣品很快地拉伸至某一給定值，然後觀測應力隨時間的變化。②蠕變試驗是在恒溫恒負荷下，觀測樣品長度隨時間的變化。③動態力學試驗是在正弦式交變應力作用下，觀測應力與應變間的關系，從而計算儲能模量、損耗模量與溫度或頻率之間的關系。目前通過粘彈性理論的計算可從動態力學的數據來估算蠕變或應力松弛行為，反之亦然。④應力-應變試驗為在給定拉伸（或壓縮、剪切）速率下使樣品產生形變，並從應力－應變曲線計算材料的模量、屈服強度、極限伸長和抗拉強度。
根據在拉伸過程中屈服點的是否出現、伸長率的大小以及斷裂情況，高聚物的應力－應變曲線大致可分為五種類型：①軟而弱(圖a)；
②硬而脆（圖b）；③硬而強（圖c）；④軟而韌（圖d）；⑤硬而韌（圖e）。應力－應變試驗是最常用的力學方法。