高分子化工经历了对天然高分子的利用和加工，对天然高分子的改性，以煤化工为基础生产基本有机原料和以大规模的石油化工为基础生产烯烃和双烯为原料来合成高分子等四个阶段。远在公元前已经开始应用木材、棉麻、羊毛、蚕丝、淀粉等天然高分子化合物。但有关高分子的含义、链式结构、分子量和形成高分子化合物的缩合聚合和加成聚合反应等基本概念，则迟至20世纪30年代才被明确。1907年，L.H.贝克兰最早合成了酚醛树脂；20世纪初出现了甲基橡胶、聚异戊二烯和丁钠橡胶；30年代末，实现了第一个合成纤维（尼龙66）的工业化。从此高分子合成工业便蓬勃发展。

多数聚合物（或称树脂）需要经过成型加工的过程才能成为制品。热塑性树脂的加工成型方法有挤出、注射成型、压延、吹塑和热成型等；热固性树脂加工的方法一般采用模压或传递模塑或注射成型。将橡胶制成制品要经过塑炼、混炼、压延或挤出成型和硫化等工序。化学纤维的纺丝包括纺丝熔体或溶液的制备、纤维形成和卷绕、后处理、初生纤维的拉伸和热定型等。高分子加工已形成一个独立的工业体系。

按主链元素结构分类，可分为碳链（主链全由碳原子构成）、杂链（主链除了碳原子外还有氧、氮、硫等）和元素高分子（主链主要由硅、氮、氧、硼、铝、硫、磷等元素组成）。按形成高分子的反应历程分类，有低分子化合物通过连锁加成聚合作用生成的加聚物、由两个或两个以上低分子化合物的官能团进行缩合聚合制得的缩聚物。按功能分类，可分为通用高分子和特种高分子。前者产量大，应用面广，主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯，涤纶、锦纶、腈纶、维纶，丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶和乙丙橡胶。后者包括工程塑料（能耐高温和能在较为苛刻的环境中作为结构材料使用的塑料，如聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、聚芳醚、聚芳酰胺、聚酰亚胺、有机硅树脂和氟树脂等）、功能高分子（具有光、电、磁等物理功能的高分子材料）、高分子试剂、高分子催化剂、仿生高分子、医用高分子和高分子药物等。

高分子化工是新兴的合成材料工业。世界合成树脂、纤维和橡胶的年总产量已超过亿吨。塑料的体积产量已大于钢铁。化学纤维、合成橡胶的产量已大于天然纤维和天然橡胶的产量。中国每年合成树脂、合成橡胶、合成纤维的产量均远远低于国内的需要。

高分子合成工业的原料，在今后相当长的时间内，仍将以石油为主。对高分子的研究，过去着重于单体的新合成路线和新聚合技术的探索。现以节能为目标，采用高效催化剂，开发新工艺，同时从生产过程中工程因素考虑，围绕强化生产工艺（装置大型化、工序高速化、连续化、优化控制）、产品薄型化以及对成型加工技术的革新等进行工作，并利用已有单体或聚合物，通过改性、复合或共混，制得有不同特点的高性能产品；对具有特殊功能的新材料的开发，特别是高分子分离膜、感光高分子材料、光导纤维、变色高分子材料（光致变色、电致变色、热致变色等）、高分子液晶、超导高分子材料、光电导高分子材料、压电高分子材料、热电高分子材料、高分子磁体等，都取得很大进展。在军事技术、电子信息技术、医疗卫生及国民经济各个领域都已广泛应用并显示出日益重要的地位。