Понекад је могуће, посебно у области органске хемије, да се мали молекули спајају у дугачке ланце. Појам дугих ланаца је полимер, а поступак се назива полимеризација. Поли- значи много, док -мер значи јединица. Многе јединице се комбинују у нову, јединствену целину. Постоје две примарне методе помоћу којих се мали ланци могу полимеризовати у веће ланце - адициона и кондензациона полимеризација.
Кондензациона полимеризација
Кондензациона полимеризација се односи на спајање мањих молекула губитком малог молекула, попут воде, да би се добио већи молекул. Један од најједноставнијих примера је реакција глицина или амино сирћетне киселине, ХООЦ-ЦХ2-НХ2, да би се добио димер ХООЦ-ЦХ2-НХ-ЦО-ЦХ2-НХ2. Полимеризација захтева најмање једно двоструко или два појединачна места реакције.
Адицијска полимеризација
Стирен, или Ц6Х5-ЦХ = ЦХ2, може формирати чак и дугачке ланце, полимеризацијом слободних радикала. То укључује прекид двоструке везе што омогућава додавање другог молекула стирена. Понављање омогућава додавање још једног, и још једног, молекула стирена. Процесом се може контролисати како би се ограничио број додавања.
Још једна адицијска полимеризација укључује карбокације. Дво- или троструко везана једињења у интеракцији са киселинама формирају позитивно наелектрисане карбокације. Они се могу комбиновати са додатним молекулима да би створили дуже карбокације способне за даље понављање процеса.