La polimerización es un proceso químico por el que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero, o bien una cadena lineal o una macromolécula tridimensional.

En la polimerización más sencilla, con alquenos, que son relativamente estables debido al enlace entre los átomos de carbono, los polímeros se forman a través de reacciones radicalarias; por el contrario, reacciones más complejas, como las que implican la sustitución en el grupo carbonilo, requieren síntesis más complejas debido a la manera en que reaccionan las moléculas por condensación.

[1]​ Existen muchos tipos de polimerización y varios sistemas para categorizarlos.

Una policondensación se da si la molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero.

Primero se forman dímeros, después trímeros, a continuación tetrámeros, etc.

En la polimerización por crecimiento en etapas (o pasos) es posible que un oligómero reaccione con otros, por ejemplo un dímero con un trímero, un tetrámero con un dímero, etc., de forma que la cadena se incrementa en más de un monómero.

En estos casos, los alquenos RCH=CH2 se convierten en alcanos de altos pesos moleculares (-RCHCH2-)n (R = H, CH3, Cl, CO2CH3).

Una cuestión relacionada es el control de la temperatura, también llamado gestión del calor, durante estas reacciones, que suelen ser muy exotérmicas.

Siguen mecanismos diferentes y mucho más complejos que los mencionados anteriormente.

En la biosíntesis de proteínas, por ejemplo, el ARNm sirve como molde que forma un complejo con los ribosomas.

Como resultado, la secuencia de la plantilla se transfiere al polímero recién formado.

Los mecanismos extremadamente complejos permiten un alto grado de control sobre el polímero final.

[17]​ La fotopolimerización puede utilizarse como proceso fotográfico o de impresión porque la polimerización sólo se produce en las regiones que han sido expuestas a la luz.

Al liberar calor, la energía del sistema disminuye y la entalpía de la reacción es negativa (ΔH° < 0).

Ayuda a simplificar la situación haciendo algunas suposiciones, que suelen aceptarse en los cálculos[21]​.