高分子层次比较多，通常所谓一级结构是指高分子链本身的结构，包括结构单元的化学结构、立体化学构型和构象、结构单元之间的键接和序列等。二级结构指孤立的高分子链，即稀溶液中高分子的形态，如无规线团、螺旋、双螺旋、刚性棒或椭球等。三级结构指高分子聚集态结构，即分子链之间的堆砌（见高分子链结构）。

高分子结构的不同层次的几何尺寸差别很大，要用不同的方法进行研究，例如一级结构要用化学方法、色谱、高分辨率的核磁共振谱、红外及拉曼光谱、X射线电子能谱等；二级结构要用各种辐射的散射方法、流体力学方法、光学方法等；三级结构主要依靠各种辐射的散射及衍射、光学显微镜和电子显微镜等。

高分子链细而长，如果有取向排列的区域，将强烈地呈现物理-力学性质上的各向异性，在分子链取向的方向上使力学强度和模量大为提高。这一点具有重要的实际意义（见高聚物力学性能）。