Niekedy je možné, najmä v oblasti organickej chémie, spojiť malé molekuly dohromady a vytvoriť tak dlhé reťazce. Termín pre dlhé reťazce je polymér a tento proces sa nazýva polymerizácia. Poly- znamená veľa, zatiaľ čo -mer znamená jednotku. Mnoho jednotiek je spojených do jednej novej jednotky. Existujú dve primárne metódy, pomocou ktorých môžu malé reťazce polymerizovať na väčšie reťazce - adičná a kondenzačná polymerizácia.
Kondenzačná polymerizácia
Kondenzačná polymerizácia znamená spojenie menších molekúl stratou malej molekuly, napríklad vody, za vzniku väčšej molekuly. Jedným z najjednoduchších príkladov je reakcia glycínu alebo kyseliny aminooctovej, HOOC-CH2-NH2, za vzniku diméru HOOC-CH2-NH-CO-CH2-NH2. Polymerizácia vyžaduje najmenej jedno dvojité alebo dve jednotlivé reakčné miesta.
Adičná polymerizácia
Styrén, alebo C6H5-CH = CH2, môže vytvárať radikálne polymerizácie aj dlhými reťazcami. To zahŕňa rozbitie dvojitej väzby, ktoré umožňuje pridanie ďalšej molekuly styrénu. Opakovanie umožňuje pridanie ďalšej a ešte ďalšej molekuly styrénu. Proces je možné riadiť tak, aby sa obmedzil počet pridávaní.
Ďalšia polymerizácia navyše zahrnuje karbokácie. Zlúčeniny s dvojitou alebo trojitou väzbou interagujú s kyselinami a vytvárajú pozitívne nabité karbokácie. Tieto sa môžu kombinovať s ďalšími molekulami za vzniku zdĺhavejších karbokácií schopných ďalej opakovať postup.